Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 75
As correntes quente e fria de um fluido são misturadas em uma câmara de mistura rígida. O fluído quente flui para a câmara a uma vazão mássica de 5 kg/s com energia de 150 kJ/kg. O fluido frio flui para a câmara com uma vazão mássica de 15 kg/s e energia de 50 kJ/kg. Há transferência de calor para a vizinhança a partir da câmara de mistura a uma quantidade de 5,5 kW. A câmara de mistura opera em regime permanente e não ganha ou perde energia ou massa com o tempo. Determine a energia transportada a partir da câmara de mistura pela mistura de fluido por unidade de massa de fluido, em kJ/kg.
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 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
Observe o seguinte diagrama do que está acontecendo no problema
Temos que duas correntes estão entrando no misturador e apenas uma corrente sai, daí, pelo balanço de massa temos:
Passo 3
Note que entalpia é energia, assim, nosso balanço de energia pode ser escrito como:
Rearranjando a equação, temos:
Substituindo as informações, temos:
Resposta
A energia transportada pela câmara de mistura é de 74,7 kJ/kg.