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.

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