Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 87
Ar entra em um trocador de calor de escoamento cruzado a a uma taxa de , onde é aquecido por uma escoamento de água quente que entra no trocador de calor a a uma taxa de . Determine a taxa máxima de transferência de calor e as temperaturas de saída de ambos os fluidos para esse caso.
Passo 1
Dados fornecidos:
Calor específico do ar:
Vazão mássica do ar:
Temperatura de entrada do ar:
Calor específico da água:
Vazão mássica da água:
Temperatura de entrada da água:
Premissas:
1) Existem condições operacionais estáveis.
2) O trocador de calor é bem isolado, de modo que a perda de calor para o ambiente é insignificante e, portanto, a transferência de calor do fluido quente é igual à transferência de calor para o fluido frio.
3) Alterações nas energias cinética e potencial das correntes de fluido são desprezíveis.
4) As propriedades do fluido são constantes.
Passo 2
Fala galera!!!
Para resolver essa questão, temos que calcular as taxas de capacidade térmica dos fluidos quente e frio. Para o fluido quente (água), temos:
Para o fluido frio (ar), temos:
Portanto, a menor das duas taxas de capacidade térmica é:
Passo 3
Assim, a taxa máxima de transferência de calor é calculada da seguinte maneira:
Aqui, é a temperatura de entrada de água quente e a é a temperatura de entrada do ar frio. Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:
A taxa máxima de transferência de calor é .
Passo 4
Temos então, que a temperatura de saída do ar pode ser calculada pela seguinte relação:
Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:
Portanto, a temperatura de saída do ar é .
Passo 5
Então a temperatura de saída da água pode ser calculada pela seguinte relação:
Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:
Portanto, a temperatura de saída do ar é .