Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 147
A água fria entra em um trocador de calor contracorrente a a uma taxa de , onde é aquecida por ar quente que entra no trocador de calor a , a uma taxa de , e deixa a . A temperatura máxima possível do escoamento da água fria é
a)
b)
c)
d)
e)
Passo 1
Dados fornecidos:
Calor específico do ar quente:
Calor específico da água fria:
Vazão mássica do ar quente:
Vazão mássica da água fria:
Temperatura de entrada de água fria:
Temperatura de entrada do ar quente:
Temperatura de saída do ar quente:
Passo 2
Fala galera!!
Para resolver essa questão, podemos começar calculando as taxas de capacidade de calor dos fluidos frios e quentes. Assim temos:
Para o fluido frio, temos:
Aqui, é a vazão mássica de água fria e o é o calor específico da água fria.
Para o fluido quente, temos:
Aqui, é a vazão mássica do ar quente e é o calor específico do ar quente.
Temos então que a taxa mínima de capacidade térmica é
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:
Passo 3
Temos que a temperatura máxima de saída possível da água fria é obtida quando a eficácia do trocador de calor é igual a 1. Assim temos:
Onde a taxa real pode ser calculada da seguinte maneira:
Substituindo a taxa de calor real pela máxima, temos:
Aqui, é a temperatura de saída da água fria e é a temperatura de entrada da água fria. Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, podemos encontrar a temperatura máxima possível de saída da água fria. Assim temos:
Portanto, a temperatura máxima possível de saída da água fria é .
Resposta: Letra (c)
Resposta
(c)