Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 80
Um determinado volume de vapor deve ser condensado no lado da carcaça de um trocador de calor a 85 °F. Água de resfriamento entra nos tubos a 60 °F a uma taxa de 138 lbm/s e sai a 73 °F. Considerando que o trocador de calor esteja bem isolado, determine a taxa de transferência de calor no trocador de calor e da taxa de condensação do vapor.
Passo 1
Temos que o balanço de energia pode ser dado por:
Adotando a tubulação por onde a água fria passa como sistema, temos as seguintes considerações:
- O processo funciona em regime permanente, ;
- A variação nas velocidades e altura entre as correntes são desprezíveis,
- Não existe interações de trabalho, .
Assim, o balanço de energia ficará da seguinte forma:
Como não temos diferença nos fluxos de entrada e de saída,
Passo 2
Na tabela A-3E encontrada no final do livro temos que a capacidade calorífica à pressão constante da água é , assim:
Passo 3
Olhando a tabela de A-4E no final do livro, podemos ver que a entalpia de vaporização da água a 85 °F é de 1045,2 Btu/lbm. Observe que a taxa de ganho de calor que a água de resfriamento tem é a mesma da perda de calor pelo vapor de condensação, assim:
Substituindo os dados,
Resposta
Assim, a taxa de transferência de calor no trocador de calor é de 1794 Btu/s, e a taxa de condensação do vapor é de 1,72 lbm/s.