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
.