Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 2.Problemas - Ex. 60
Considere um aquecedor elétrico de 24 kW em uma área na qual os custos unitários da eletricidade e do gás natural são de US$ 0,10/kWh e US$ 1,20/therm (1 therm = 105.500 kJ), respectivamente. Pode-se considerar uma eficiência de 73% para os aquecedores elétricos e uma eficiência de 38% para os aquecedores a gás. Determine a taxa de consumo de energia e o custo unitário da energia utilizada pelos aquecedores.
Passo 1
Para calcularmos a taxa de consumo de energia (, ou seja, a energia útil fornecida pelo aquecedor elétrico, basta fazermos o produto da energia que será utilizada por ele por sua eficiência, daí, temos
Passo 2
Para o descobrirmos o custo unitário da energia utilizada temos que o custo será inversamente proporcional a eficiência do aquecedor, assim
Passo 3
Para o aquecedor a gás, sua eficiência é de 38%, para que ele forneça energia a uma taxa igual ao aquecedor elétrico, temos o seguinte consumo de energia:
Passo 4
Temos que 1 kWh equivale a 3600 kJ, assim, temos que 1 therm = 105.500 kJ = 29,3 kWh. Logo, o custo de energia utilizada será
Resposta
A taxa de consumo de energia utilizada, a energia útil utilizada, para o aquecedor elétrico é de 17,52 kW. E, para o aquecedor a gás ter o a mesma taxa de consumo de energia utilizada, devem ser fornecidos 46,10 kW para sua operação.
O custo de energia utilizada pelo aquecedor elétrico é de US$ 0,137/kWh e pelo aquecedor a gás é de US$ 0,1078/kWh.