Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 86
Um determinado volume de ar ( = 1,005 kJ/kg°C) deve ser preaquecido por gases quentes de exaustão em um trocador de calor com escoamento cruzado ante de entrar em um forno. O ar entra no trocador de calor a 95 kPa e 20 °C, a uma vazão de 0,6 m³/s. Os gases de combustão ( = 1,10 kJ/kg°C) entram a 160 °C, a uma vazão de 0,95 kg/s. Determine a taxa de transferência de calor para o ar e a sua temperatura de saída.
Passo 1
Primeiro, observamos como esse processo está sendo executado na figura abaixo:
Vamos selecionar os tubos com gases de exaustão como nosso volume de controle. Temos um processo em regime permanente, o trocador de calor tem um bom isolamento e a transferência de calor ocorre somente entre o fluido quente e o fluido frio. Assim, a equação de balanço de energia do volume de controle é:
Como para os gases , a taxa de transferência de calor é:
Passo 2
A vazão mássica de ar é:
Temos então que a taxa de transferência de calor dos gases de exaustão é igual a taxa de transferência de calor para o ar e assim, a temperatura de saída do ar é: