Ar escoa por um trocador de calor com uma vazão em massa de 10 kg/s. O ar entra no trocador de calor com uma temperatura de 27°C e sai com uma temperatura de 100°C. Assinale a alternativa que apresenta o tipo de trocador de calor a qual a imagem se refere: a) Casco e tubo. b) Tubo capilar. c) Casco circular. Fonte: adaptada de Incropera et al. (2013, p. 425). d) Tubos concêntricos. e) Tubos cilíndricos. U3 - Introdução à transferência de calor46 Para um escoamento em regime estacionário, considerando o calor específico do ar constante igual a 1,007kJ kg K / ⋅ , a taxa total de transferência de calor é de aproximadamente: a) 612 kW b) 735 kW c) 844 kW d) 923 kW e) 1001 k
Passo 1
Beleza, vamos lá! Neste exercício, temos ar passando por um trocador de calor com uma vazão em massa de 10 kg/s. O ar entra com 27°C e sai com 100°C. A gente vai precisar entender sobre trocadores de calor e transferência de calor pra resolver, incluindo as fórmulas de calor específico e taxa de transferência de calor.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar o tipo de trocador de calor mencionado. As opções são: casco e tubo, tubo capilar, casco circular, tubos concêntricos e tubos cilíndricos. Cada um desses tem uma configuração específica de tubulação para a troca de calor entre dois fluidos.
Passo 3
Agora, vamos calcular a taxa total de transferência de calor. A fórmula básica que vamos usar é:
Onde:
- $ Q $ é a taxa de transferência de calor (kW)
- $ \dot{m} $ é a vazão mássica (kg/s)
- $ c_p $ é o calor específico do ar (1,007 kJ/kg·K)
- $ \Delta T $ é a variação de temperatura (°C)
Passo 4
Vamos substituir os valores na fórmula:
Resposta
A taxa total de transferência de calor é aproximadamente 735 kW.