Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 111
Uma casa tem um sistema de aquecimento elétrico que consiste em um ventilador de 300 W e um resistor colocado em um duto. O ar escoa em regime permanente no duto com vazão igual
a 0,6 kg/s e sofre um aumento de temperatura de 7 °C. A taxa de perda de calor do duto é estimada em 300 W. Determine a potência nominal do sistema de aquecimento elétrico.
Passo 1
Vamos começar considerando algumas coisas:
- O processo que ocorre em regime permanente;
- O ar é um gás ideal com calor específico constante à temperatura ambiente
- As variações de energia potencial e cinética são desprezíveis
Propriedades:
O calor específico à pressão constante do ar à temperatura ambiente é (Tabela ) página 909
Passo 2
O trabalho realizado pelo ventilador é :
O fluxo máxico do ar no duto é:
O aumento da temperatura do ar no duto é
A quantidade de calor perdida para as redondezas é:
Passo 3
Aplicando o balanço de massa para a conservação de energia:
Aplicando o balanço de massa (uma entrada e uma saída):
Passo 4
A equação da energia então torna-se:
Substituindo os valores na equação acima:
O sinal negativo significa trabalho sendo feito sobre o sistema.