58 Um trocador de calor é alimentado com 0,15 kg/s de produtos de combustão de gás natural a 1100°C e 100 kPa. A temperatura dos produtos, na seção de saída do trocador, é igual a 550°C. Admitindo que a temperatura do meio seja 20°C e que as propriedades dos produtos de combustão sejam as mesmas do ar, determine qual é a máxima potência que poderia ser gerada numa máquina cíclica que operasse com a transferência de calor neste trocador (fonte quente) e que utilizasse o ambiente como fonte fria.

Passo 1

Vamos lá????

Nessa questão vamos usar a equação da energia:

m ˙ h 1 - h 2 = Q ˙ H

E a aproximação:

h 1 - h 2 = C P 0 T 1 - T 2

E a equação da entropia:

m ˙ s 1 - s 2 = Q ˙ L T L

E a aproximação:

s 1 - s 2 = C P 0 ln ⁡ T 1 T 2

E a equação pra potência:

W ˙ = Q ˙ H - Q ˙ L

Passo 2

Usando a equação da energia:

m ˙ h 1 - h 2 = Q ˙ H

m ˙ C P 0 T 1 - T 2 = Q ˙ H

0,15 × 1,004 × 1100 - 550 = Q ˙ H

Q ˙ H = 82,83   k W

E a equação da entropia: (aqui a temperatura precisa ser em kelvin, heimm)

m ˙ s 1 - s 2 = Q ˙ L T L

m ˙ C P 0 ln ⁡ T 1 T 2 = Q ˙ L T L

0,15 × 1,004 × ln ⁡ 1373,15 823,15 = Q ˙ L 293,15

Q ˙ L = 22,57   k W

E calculando a potência:

W ˙ = Q ˙ H - Q ˙ L

W ˙ = 82,83 - 22,57

W ˙ = 60,26   k W

Acabamoooos. Vamos pra próxima questão?

Resposta

W ˙ = 60,26   k W

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