O vapor no condensador de uma termoelétrica deve ser condensado a uma temperatura de com água de refrigeração de um lago próximo que entra nos tubos do condensador a e os deixa a . A superfície dos tubos tem , e o coeficiente global de transferência de calor é . K. Determine a vazão mássica necessária da água de resfriamento e a taxa de condensação do vapor no condensador. Consulte o valor do calor de vaporização da água a e calor específico da água fria na temperatura média de na tab. A-9 (Çengel).

Passo 1

Então, temos um condensador de uma termoelétrica que precisa condensar vapor a . Para isso, usamos água de refrigeração que entra no condensador a e sai a . A área de transferência de calor é de e o coeficiente global de transferência de calor é . Nosso objetivo é encontrar a vazão mássica da água de resfriamento e a taxa de condensação do vapor. Vamos precisar usar conceitos de transferência de calor e propriedades termodinâmicas da água.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a taxa de transferência de calor ( ) usando a fórmula:
Onde:
  • é o coeficiente global de transferência de calor,
  • é a área de superfície,
  • é a diferença de temperatura média.
A diferença de temperatura média ( ) é a média das temperaturas de entrada e saída da água:

Passo 3

Agora, substituímos os valores na equação para encontrar :

Passo 4

Para encontrar a vazão mássica da água de resfriamento ( ), usamos a fórmula:
Onde:
  • é o calor específico da água,
  • é a variação de temperatura da água.
De acordo com a tabela A-9 (Çengel), o calor específico da água a é aproximadamente .

Passo 5

Reorganizando a fórmula para encontrar :

Passo 6

Agora, para encontrar a taxa de condensação do vapor ( ), usamos a relação:
Onde:
  • é o calor de vaporização da água a .
Consultando a tabela de propriedades da água, a é aproximadamente .

Passo 7

Reorganizando a fórmula para encontrar :

Resposta

A vazão mássica necessária da água de resfriamento é aproximadamente e a taxa de condensação do vapor no condensador é aproximadamente .

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