O trocador de calor utilizado numa central de água gelada é alimentado com
de água a
e 100 kPa e descarrega a água a
. Determine a taxa de transferência de calor da água para o fluido refrigerante neste trocador de calor.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos um trocador de calor em uma central de água gelada que está recebendo 2,5 kg de água a 20°C e 100 kPa. Essa água sai do trocador a 5°C. O que precisamos descobrir é qual a taxa de transferência de calor dessa água para o fluido refrigerante no trocador.
Aqui, vamos usar princípios de Termodinâmica, especificamente a transferência de calor em sistemas abertos. Para resolver, vamos precisar da fórmula que relaciona a taxa de calor transferido com a massa, a capacidade térmica específica e a variação de temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos relembrar a fórmula básica para calcular a taxa de transferência de calor (
):
Onde:
-
é a taxa de fluxo de massa (kg/s) -
é a capacidade térmica específica da água (J/kg·°C) -
é a variação de temperatura (°C)
Passo 3
Vamos identificar cada um desses valores no problema:
- Taxa de fluxo de massa (
): 2,5 kg/s - Capacidade térmica específica da água (
): aproximadamente 4.18 kJ/kg·��C - Variação de temperatura (
):
Passo 4
Agora, vamos substituir esses valores na fórmula:
Passo 5
Fazendo as contas:
Como 1 kJ/s é igual a 1 kW, podemos simplificar:
Resposta
A taxa de transferência de calor da água para o fluido refrigerante no trocador é de aproximadamente 157,88 kW.