Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 7.Problemas - Ex. 175
O aquecimento ambiente de uma fábrica e realizado por aquecedores a gás natural cuja eficiência e de . As necessidades de ar comprimido dessa fábrica são atendidas por um compressor de grande porte com resfriamento por liquido – que por sua vez e resfriado pelo ar em um trocador de calor gás-liquido, cuja seção de escoamento de ar tem de altura por de largura. Durante a operação padrão, o ar e aquecido de ate , à medida que escoa pelo trocador de calor. A velocidade média do ar na entrada e medida em . O compressor opera e durante todo o ano. Considerando que o período em que o aquecimento e necessário dura e o custo do gás natural e de determine o dinheiro que sera economizado durante o período caso o calor rejeitado pelo compressor seja direcionado para a fábrica.
Passo 1
Vamos lá! A questão nos afirma que o compressor de uma instalação está sendo resfriado por ar em um trocador de calor. Este ar deve ser utilizado para aquecer a instalação no inverno. A quantia que será economizada desviando o calor residual do compressor para a instalação durante a estação de aquecimento deve ser determinada.
Podemos representar como,
Assumindo que, o compressor funciona a plena carga quando em funcionamento.
Passo 2
Pronto já temos todas as informações necessárias, vamos para a análise. Desse modo temos que assumindo e operação ao nível do mar e tomando a densidade do ar como ,o fluxo de massa de ar através do permutador de calor líquido-ar é determinado como sendo
Passo 3
O número de horas de funcionamento deste compressor durante a estação de aquecimento é
Então a poupança anual de energia e custos torna-se