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Enunciado

Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 12.Problemas - Ex. 104

A água líquida a 100 °F (38,5°C) entra em uma torre de resfriamento que opera em regime permanente, e a agua resfriada sai da torre a 80 ∘ F 26 , 7 ∘ C .   D a d o s   p a r a   o s   v a ´ r o s   f l u x o s   q u e   e n t r a m   e   s a e m   d a   t o r r e   s ã o mostrados na Fig. P12. 104. Nenhuma água de reposiçāo é fornecida. Determine a temperatura.

Passo 1

O volume de controle mostrado está em estado estacionário com QCV = 0 e efeitos desprezíveis de energia cinética e potencial. (2) Para os fluxos em 1 e 2 , h = h f ( τ ) .

Os saldos das taxas de massa no estado atual dão , m ˙ a 3 = m a 4 = m ˙ a

m ˙ 1 + m ˙ v 3 = m ˙ 2 + m ˙ v 4 ⇒ m ˙ 1 = m ˙ 2 + m a ⁡ ω 4 - ω 3 .

Calculando

ω 3 = 0.622 ( 0.6 ) ( 0.01938 ) 0.98 - ( 0.6 ) ( 0.0143 ) ) = 0.0075 k g ( v ) k g ( a ) , ω 4 = 0.622 0.04246 0.48 - 0.04246 = 0.0282

m a = ( A V ) 3 v a 3 = ( A V ) 3 R M A T 3 P A = 110 m 3 / m i n 0.968372 × 10 5 N / m 2 8314 29 N ⋅ m k g ⋅ k ( 290 k ) = 128.12 k g ( a ) m i n

Portanto m ˙ 1 = m ˙ 2 + m i n ω 4 - ω 3 = 80 k g m i n + 128.12 k g ( a ) m i n ( 0.0282 - 0.0075 ) k g K g ( A )

= 82.65 k g m i n

Passo 2

Um equilíbrio da taxa de energia reduz no estado estacionário para dar

0 = - W ˙ c v + m ˙ a h a + ω h v 3 - h a + w h v 4 + m ˙ 1 , h 1 - m 2 h 2

Ou com h = m f ( T )  em  1,2

h f T 2 = - W ˙ c r + m ˙ a h a + ω h g 3 - h a + ω h g 4 ∫ + m 1 h f π 1 m ˙ 2

= - w ˙ c v + m i n c p a ⁡ T 3 - T 4 + ω 3 n 93 - ω 4 n 4 4 + m ˙ 1 n f T 1 m ˙ 2

= - - 8 k J S 605 m i n + 128.12 [ 1.005 ( 17 - 30 ) + 0.0075 ( 2532.6 ) - 0.0282 ( 2556,3 ) ] + 82.65 ( 209.3 ) 80 k g / m i n

= 116,3 k J k g

Interpolando tabela A 2 dá T 2 ≈ 28 ∘ C

Resposta

Interpolando tabela A 2 dá T 2 ≈ 28 ∘ C

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