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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 144

A água fria ( c p = 4,18   k J / k g · K ) entra em um trocador de calor a 15 ℃ a uma taxa de 0,5   k g / s , onde é aquecida por ar quente ( c p = 1,0   k J / k g · K ) que entra no trocador de calor a 50 ℃ a uma taxa de 1,8   k g / s . A taxa máxima possível de transferência de calor nesse trocador de calor é

a) 51,1 kW

b) 63,0 kW

c) 66,8 kW

d) 73,2 kW

e) 80,0 kW

Passo 1

Dados fornecidos:

Calor específico do ar: c p h = 1,0   k J / k g · K

Calor específico da água: c p c = 4,18   k J / k g · K  

Vazão mássica do ar quente: m ˙ h = 1,8   k g / s

Vazão mássica da água fria: m ˙ c = 0,5   k g / s

Temperatura de entrada de água fria: T c , e n t r a d a = 15 ℃  

Temperatura de entrada de ar quente: T h , e n t r a d a = 5 0 ℃

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:

C c = m ˙ c c p c

C c = 0,5   k g / s × 4,18   k J / k g · K

C c = 2,09   k W / K

Para o fluido quente, temos:

C h = m ˙ h c p h

C h = 1,8   k g / s × 1,0   k J / k g · K

C h = 1,8   k W / K

Temos então que a taxa mínima de capacidade térmica é

C m i n = C h = 1,8   k W / K

Assim, a taxa máxima de transferência de calor é calculada da seguinte maneira:

Q ˙ m á x = C m i n T h , e n t r a - T c , e n t r a

Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:

Q ˙ m á x = 1,8   k W / K × 5 0 ℃ - 15 ℃

Q ˙ m á x = 63   k W

Portanto, a taxa mais alta de transferência de calor no trocador de calor é 63   k W

Resposta: letra (b)

Resposta

(b) 63,0 kW

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