Enunciado

Água líquida a 130 ∘ F 54 , 4 ∘ C c uma vazão mássica de 10 5 l b m / h ( 45359   k g / h ) entra c m uma torrc de resfriamento que opera em regime permanente. Água líquida sai da torre a 70 ∘ F 21 , 1 ∘ C . Nenhuma água de reposição é fornecida. O ar atmosférico entra a 1 atm com uma lemperalura de bulbo seco de 50 ∘ F 10 ∘ C e uma temperatura de bulbo úsnido de 3 S ∘ F 1 , 67 ∘ C . Ar saturado sai a 120 ∘ F 48 , 9 ∘ C e l atm. Desprezando os efeitos das energias cinética e potencial, determine a taxa de fluxo de massa do ar seco da água resfriada, a taxa da torre de destruição de energia.

Passo 1

Os dados operacionais do estado estéreo são fornecidos para uma torre de resfriamento. Premissas: (1) O volume de controle mostrado na figura está no estado estéreo.

(2) Para o volume de controle   Q c v , ω c r , energia cinética e potencial e necessário. (3) Cada corrente de líquido foi enviada a um líquido saturado em gas ideal. Para o ambiente de referência de energia, T 0 = 537 ∘ R

ANÁLISE: (a) Balanços da taxa de massa no estado estacionário m ˙ a 3 = m 14 ≈ m ˙ a

m ˙ 2 = m ˙ 1 + m ˙ v 3 - m 1 v 4 = m ˙ 1 + m a ω 3 - w 4 (1)

Passo 2

Uma taxa de energia equilibra leituras

0 = m ˙ 1 h f 1 - m ˙ 2 h f 2 + m a h a + ω h g 3 - m a h 1 + w h g 4

0 = m ˙ 1 h f 1 - m 1 + m i a a ⁡ ω 3 - ω 4 h t 2 + m i a ⁡ h a + ω h g 3 - m ˙ a h 1 + ω h g 4

Resolvendo para ma

m a = m ˙ 1 h f 1 - h f 2 h a + w h 9 4 - h a + w h 3 3 + n 3 - 6 4 h f 2

= m ˙ 1 h f 1 - h f 2 c p a T 4 - T 3 + ω 4 h g 4 - ω 3 h 3 3 + ω 3 - w 4 h f 2 (2)

Em que ω 3 = 0.622 ϕ 3 P 93 p - ϕ 3 P 83 = 0.622 ( 0.4 ) ( 0.5073 ) 14.7 - ( 0.4 ) ( 0.5073 ) = 0.00871

ω 4 = 0.622 Φ 4 P 94 P - ϕ 4 P 94 = ( 0.622 ) ( 1 ) ( 1.103 ) 14.7 - 1.103 = 0.05046

m ˙ 1 = ( A v ) 1 v f 1 = 250 f t 3 / m i n . 01617 f * s / 16 = 15461 k m i n

Passo 3

Colocando valores na eq 2

m a = 15461 ( 78.02 - 56.07 ] 0.24 [ 105 - 80 ] + ( 0.05046 ) ( 1107.2 ) - 0.00811 ( 1096.4 ) + ( - 0.04175 ) ( 56.07 )

= 6790 ∣ b ( a ) m i n

Na eq 1

m ˙ 2 = 15461 + 6790 ( . 00871 - 0.05046 )   = 15,178 15 m i n

σ ˙ c v = m ˙ 2 s f T 2 - m ˙ 1 s f T 1 + m ˙ a S a T 4 , P a 4 ↓ + ω 4 s g T 4 - m ˙ a S Q T 3 , P Q 3 + ω 3 S V T 3 , P P 3

s g T 3 - R l n ⁡ ϕ 3

Fluxo de dados

s f τ 1 = 0.1473

s f T 2 = 0.10801

S g T 3 = 2.0556 s g T 4 = 1.9697

S V T 3 , P V 3 = s g T 3 - R l n ⁡ ϕ 3

= 2.0356 - 1.98 18 l n ⁡ 0.4 = 2.1367

S a T 4 , P A 4 - S a T 3 , P A 2 = C p l n ⁡ T 4 T 3 - R - M A l n ⁡ P a 4 P 43 = = 0.24 l n ⁡ 565 540 - 1.986 28.97 l n ⁡ [ 14.7 - 1.103 ] [ 14.7 - ( 0.4 ) ( . 5073 ) ]

= 0.015268 m / 16.0 R

σ c ˙ = 15,178 ( 0.10801 ) - 15,461 ( 0.1473 ) + 6790 [ 0.01526 + 0.05046 ( 1.9697 ) - 0.00871 ( 2.1367 ) ]

= 14.01 B t u / m i n . 0,2

Passo 4

Por fim

E ˙ d = T 0 σ c x ˙ = 537 ∘ R 14.01 B t u m i n ⋅ v R

= 7523 B t u m i n

O cálculo do equilíbrio da entropia tende a ser sensível para arredondar.

Resposta

7523 B t u m i n

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