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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 1.Problemas - Ex. 21

21. A água é aquecida em um tubo isolado de diâmetro constante por um aquecedor de resistência elétrica de 5   k W . Considerando que a água entra no aquecedor permanentemente a 15   ° C e sai a 60   ° C , determine a vazão mássica da água.

Passo 1

Para determinar a vazão mássica, primeiro vamos escrever a equação do balanço de energia

Δ E s i s t = E e n t r a d a - E s a í d a

E como não fala sobre variação de energia, Δ E s i s t = 0

0 = E e n t r a d a - E s a í d a

E e n t r a d a = E s a í d a

Onde

E e n t r a d a = Q e n t r a d a + W

E s a í d a = Q s a í d a

Logo

Q e n t r a d a + W = Q s a í d a

Podemos isolar W

W = Q s a í d a - Q e n t r a d a

Podemos escrever Q , como

Q = m ˙ c p Δ T

Passo 2

Para determinar a vazão mássica, vamos reescrever W

W = m ˙ c p T 2 - m ˙ c p T 1

Colocando m ˙ e c p em evidência

W = m ˙ c p ( T 2 - T 1 )

Reorganizando

m ˙ = W c p T 2 - T 1

Aplicando os valores temos

m ˙ = 5 4,18 60 - 15

m ˙ = 5 4,18 ∙ 45

m ˙ = 5 188,1

m ˙ = 0,0266   k g / s

Resposta

m ˙ = 0,0266   k g / s

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