Um meio de fermentação líquido a
a uma taxa de
atravessa um trocador de calor, onde é aquecido até
sob pressão. A água usada para aquecer este meio, entra a
e sai a
. O calor específico do meio de fermentação é
e da água é 1,0
. As correntes do meio de fermentação e da água são separadas por uma superfície de metal através da qual o calor é transferido e não há mistura física entre eles. Calcule a corrente de água e a quantidade de calor transferido para o meio de fermentação supondo que não há perda de calor.
: 7759,2 Kg/h
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem um meio de fermentação líquido que está sendo aquecido em um trocador de calor. Vamos usar conceitos de transferência de calor e balanço de energia para encontrar a corrente de água necessária e a quantidade de calor transferido para o meio de fermentação. Precisaremos das fórmulas de calor específico e balanço de energia.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar o que sabemos:
- Temperatura de entrada do meio de fermentação:
- Temperatura de saída do meio de fermentação:
- Vazão do meio de fermentação:
- Calor específico do meio de fermentação:
- Temperatura de entrada da água:
- Temperatura de saída da água:
- Calor específico da água:
- Pressuposição de que não há perda de calor.
Passo 3
Vamos calcular a quantidade de calor que o meio de fermentação recebe. A fórmula para calor
é:
Onde:
-
é a vazão mássica, -
é o calor específico, -
é a variação de temperatura.
Passo 4
Aplicando os valores para o meio de fermentação:
Substituindo:
Passo 5
Agora, como não há perda de calor, o calor que sai da água é igual ao calor que entra no meio de fermentação:
Usamos a mesma fórmula para a água, mas agora queremos encontrar a vazão de água
:
Resposta
A corrente de água necessária é de 7.7592 Kg/h e a quantidade de calor transferido para o meio de fermentação é de 77.592 Kcal/h.