ENADE 2005: Gases de exaustão de uma caldeira, com temperatura de
, podem ser utilizados para pre-aquecer o ar ambiente, com temperatura de
. O ar aquecido é fornecido para o queimador da caldeira através de um trocador de calor, com
de eficiência. Igualando a vazão do ar a ser aquecido à dos gases de exaustão e considerando que os calores específicos são aproximadamente iguais, qual será a temperatura do ar aquecido?
a)
b)
c)
d)
e)
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos uma caldeira que libera gases de exaustão a uma temperatura de
. Queremos usar esse calor para aquecer o ar ambiente, que está a
. O ar aquecido vai para o queimador através de um trocador de calor com
de eficiência. Precisamos descobrir qual será a temperatura final do ar aquecido, considerando que a vazão de ar e de gases de exaustão é a mesma e que os calores específicos são aproximadamente iguais. Vamos usar conceitos de transferência de calor para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa “eficiência” no contexto do trocador de calor. A eficiência (
) é a relação entre o calor realmente transferido (
) e o calor total que poderia ser transferido se não houvesse perdas (
):
Aqui, a eficiência é
ou
.
Passo 3
Sabemos que a quantidade de calor transferido pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é o calor transferido, -
é a massa (ou, neste caso, a vazão massica, já que as vazões são iguais), -
é o calor específico, -
é a variação de temperatura.
Como as vazões e os calores específicos são iguais, podemos simplificar a equação.
Passo 4
Vamos chamar a temperatura final do ar aquecido de
. O calor perdido pelos gases de exaustão será igual ao calor ganho pelo ar, multiplicado pela eficiência:
Substituindo na fórmula do calor:
Como
e
são iguais e não zero, podemos cancelar esses termos:
Passo 5
Agora, vamos resolver essa equação para encontrar
:
Vamos somar
dos dois lados e somar
aos dois lados:
Agora, dividimos ambos os lados por
:
Resposta
A temperatura do ar aquecido será aproximadamente
. Porém, analisando as opções disponíveis, a mais próxima é:
c)
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e
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e
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Se a reação na superfície da partícula de carbono é instantânea, apresente duas condições de contorno que podem ser utilizadas na solução da equação diferencial.
a) somente o monóxido de carbono CO é produzido na superfície da partícula de carbono;
b) somente dióxido de carbono,
Se a reação na superfície da partícula de carbono é instantânea, apresente duas condições de contorno que podem ser utilizadas na solução da equação diferencial.
Reduza a equação diferencial geral para transferência de massa a fim de escrever a equação diferencial específica para uma:
a) transferência de oxigênio para o lago sem a presença de uma reação química;
b) transferência de oxigênio para o lago, a qual ocorre com o desaparecimento simultâneo de oxigênio por uma reação biológica de primeira ordem.
a) transferência de oxigênio para o lago sem a presença de uma reação química;
b) transferência de oxigênio para o lago, a qual ocorre com o desaparecimento simultâneo de oxigênio por uma reação biológica de primeira ordem.