Enunciado
Termodinâmica - Moran e Shapiro - Princípios de Termodinâmica para Engenharia- Ed: 7º - Capítulo 4.Problemas - Ex. 65
Conforme ilustrado na Fig. P4.65, uma bomba, operando em regime permanente, retira água de um lago e a entrega com o auxílio de um tubo, cuja saída está 90 ft(27.4m) acima da entrada. Na saída, a vazão mássica é de 10 lb/s (4,5 kg/s) . Não há variações significativas na temperatura, pressão e energia cinética da água, entre a entrada e a saída. Considerando que a potência requerida pela bomba é de 1.68 hp (1.2 kW), determine a taxa de transferência de calor entre a bomba e sua vizinhança em hp e Btu/min. Considere .
Passo 1
Considere a equação de equilíbrio de energia em estado estacionário para a bomba como o volume de controle.
é a transferência de calor do volume de controle.
é a transferência de trabalho do volume de controle.
é a transferência de massa através da bomba.
é a entalpia especifica de entrada da água.
é a entalpia específica de saída da água.
é a velocidade de entrada da água.
é a velocidade de saída da água.
é a distância do datum à entrada.
é a distância do datum à saída.
Despreze as perdas de energia cinética. Suponha que a água seja incompressível e , uma vez que não há mudança na temperatura e pressão da água, despreze a mudança de entalpia também. Considere que o datum coincide com a entrada 1 do sistema.
Passo 2
Substituindo
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O valor é negativo, uma vez que o calor é perdido para os arredores da bomba. Portanto, a taxa de transferência de calor da bomba para os arredores em hp é de .
Passo 3
Convertendo o valor da taxa de transferência de calor
Ufaaaa, essa foi moleza hein!
Resposta
Portanto, a taxa de transferência de calor da bomba para os arredores em Btu/min é de