A Fig. P4.86 fornece os dados para um trocador de calor com escoamento em paralelo em regime permanente, no qual estão presentes uma corrente de ar e uma de dióxido de carbono ( C O 2 ) . As perdas de calor para a vizinhança do trocador de calor e os efeitos das energias cinética e potencial podem ser ignoradas. O modelo de gás ideal pode ser aplicado para ambos os gases. Uma restrição relativa ao tamanho do trocador de calor requer que a temperatura de saída do ar seja 20 graus maior do que a temperatura de saída do C O 2 . Determine a temperatura de saída de ambas as correntes, em R°.

Passo 1

Falaaa Galera, tudo bem?

Vem comigo!

Aplicaremos a equação de equilíbrio do trocador de calor. O calor perdido pelo fluido frio deve ser igual ao ganho de calor pelo fluido frio.

m ˙ 1 ( h 1 + h 2 ) = m ˙ 3 ( h 3 - h 4 )                   ( 1 )

Onde

m ˙ 1 é a taxa de fluxo de massa de dióxido de carbono na seção -1

m ˙ 3 é a taxa de massa de ar na seção – 3

( h 1 ,     h 2 ) são as entalpias de entrada e saída do dióxido de carbono

( h 3 - h 4 ) são as entalpias de entrada e saída do ar respectivamente

Passo 2

Obteremos os pesos moleculares dos gases da tabela A-1E “Peso Atômico ou molecular dos gases” no livro texto.

M C O 2 = 44.01   l b / l b m o l

M a r = 28.97   l b / l b m o l

Obtenha a entalpia do dióxido de carbono na temperatura T 1 = 560 ° R da tabela A-23E, “Propriedades ideais dos gases “ no livro texto.

h ¯ 1 = 4235.8   B t u / l b

Encontraremos a entalpia em Btu/lb

h 1 = h ¯ 1 M C O 2

Substituindo

h 1 = 4235.8 B t u l b m o l 44.01 l b l b m o l

h 1 = 96.24   B t u / l b

Passo 3

Obtenhamos a entalpia do ar na temperatura T 3 = 1040 ° R da tabela A-23E “ Propriedades ideais dos gases “ no livro texto

h 3 = 250.95   B t u / l b

Encontraremos a quantidade de ganho de calor para o gás dióxido de carbono

Q ˙ i n = m ˙ 1 ( h 2 - h 1 )

Substituindo , teremos:

Q ˙ i n = 73.7 × h 2 - 96.24           ( 1 )

Encontraremos a quantidade de perda de calor do ar.

Q ˙ p e r d a = m ˙ 3 ( h 3 - h 4 )

Substituindo , teremos:

Q ˙ p e r d a = 50 × 250.95 - h 4       ( 2 )

Passo 4

Encontrando as temperaturas de saída usando o método de tentativa e erro para encontrar a temperatura de saída de ar.

Passo 5

Iremos aplicar a expressão de equilíbrio ao trocador de calor

Q ˙ i n = Q ˙ p e r d a

Partindo dos valores tabulados em T 2 = 760 ° C   e   T 1 = 780 ° C , a quantidade de perda de calor do ar é igual à quantidade de calor ganho para o dióxido de carbono.

Portanto, a temperatura de saída do dióxido de carbono é 760°R, e a temperatura de saída do ar é de 780°R

Resposta

Portanto, a temperatura de saída do dióxido de carbono é 760°R, e a temperatura de saída do ar é de 780°R

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