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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Frank White - Mecânica dos Fluidos- Ed: 6º - Capítulo 3.Problemas - Ex. 128

Para as condições do Problema 3.127, se a central não puder aquecer a água do rio vizinho além de 12 ° C, qual deverá ser a vazão mínima Q, em m³/s, através do trocador de calor da central? Como o valor de Q irá afetar as condições a jusante (Qs, Ts)?

Passo 1

Bora lá que essa é fácil!!

Agora, nosso volume de controle será somente a central de energia de modo que o fluxo de calor tenha uma entrada e saída e nossa hipótese de regime permanente permanecerá. Assim, da equação de energia sem presença de trabalho, temos:

Q ˙ v c = m ˙ S ( c p T S ) - m ˙ e ( c p T e )

Como vazão de entrada deve ser igual a vazão de saída pela hipótese de regime permanente, temos:

Q ˙ v c = m ˙ c p ∆ T

Dessa equação sabemos que c p = 4280 J k g ° C ;   m ˙ = Q P l a n t a * ρ ;   ∆ T = 12 ° C ;   Q ˙ v c = 55000000   W , daí:

Q P l a n t a = Q ˙ v c ρ c p ∆ T = 55000000 W 998 k g m 3 * 12 ° C * 4280 J / k g = 1,07 m 3 s .

Resposta

A vazão mínima deverá ser 1,07m³/s. Há uma diferença grande fluxo, mas se o rio mistura bem, as condições a jusante continuaram as mesmas.

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