Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 8.Problemas - Ex. 87
Ar externo () deve ser preaquecido por gases de exaustão quentes em um trocador de calor com escoamento cruzado antes de entrar em um forno. O ar entra no trocador a e a uma taxa de . Os gases de combustão () entram a a uma vazão de e saem a . Determine a taxa de transferência de calor para o ar e a taxa de destruição de exergia no trocador de calor.
Passo 1
Vamos lá, estudantes! O ar é pré-aquecido por gases de escape quentes num permutador de calor de fluxo cruzado. A taxa de transferência de calor e a taxa de destruição por esforço no permutador de calor devem ser determinadas. As temperaturas específicas do ar e dos gases de combustão são de e , respectivamente. A constante de gás do ar é (Tabela A-1).
Passo 2
Analisando, nós tomamos os tubos de escape como o sistema, que é um volume de controle. O balanço energético para este sistema de fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como,
Então a taxa de transferência de calor dos gases de escape torna-se,
A taxa de fluxo de ar em massa é,
Observando que a perda de calor pelos gases de escape é igual ao ganho de calor pelo ar, a temperatura de saída do ar torna-se,
Passo 3
Logo, a taxa de geração de entropia dentro do permutador de calor é determinada pela aplicação da forma de taxa do balanço de entropia em todo o permutador de calor:
Observando que a pressão de cada fluido permanece constante no permutador de calor, a taxa de geração de entropia é
A exergia destruída durante um processo pode ser determinada a partir da formula abaixo!
