Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 76
Uma corrente de água quente a 80 °C entra em uma câmara de mistura com um fluxo de massa de 0,5 kg/s, onde é misturada com outra corrente de água fria a 20 °C. Para que a mistura saia da câmara a 42 °C, determine o fluxo de massa da corrente de água fria. Considere que todas as correntes estão a uma pressão de 250 kPa.
Passo 1
Temos que o balanço de energia pode ser dado por:
Adotando a câmara de mistura como sistema, temos as seguintes considerações:
- A câmara opera em regime permanente,
- A câmara é bem isolada, ;
- A câmara não realiza/sofre interações de trabalho,
- A diferença das velocidades e altura entre as correntes é desprezível,
Assim, temos que o balanço de energia para a câmara de mistura é dado por:
Passo 2
Considerando que toda massa que está entrando vai sair, ou seja, não temos acúmulo dentro da câmara de mistura, teremos o seguinte balanço de massa:
Assim, rearranjando nosso balanço de energia, teremos:
Assim, para encontrarmos o fluxo mássico de água fria necessário teremos:
Passo 3
Nas tabelas de vapor da água no final do livro, conseguimos encontrar os valores das entalpias para a água líquida a 80 °C, 20 °C e 42 °C, assim, temos:
Para 42 °C, teremos de fazer uma interpolação, assim:
Passo 4
Assim, substituindo na expressão para encontrar o fluxo de água fria que deve entrar na câmara de mistura, temos:
Resposta
O fluxo de água fria que deve entrar na câmara para se obter uma mistura a 42 °C é de 0,865 kg/s.