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 . 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 . 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.
Onde
é a taxa de fluxo de massa de dióxido de carbono na seção -1
é a taxa de massa de ar na seção – 3
são as entalpias de entrada e saída do dióxido de carbono
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.
Obtenha a entalpia do dióxido de carbono na temperatura da tabela A-23E, “Propriedades ideais dos gases “ no livro texto.
Encontraremos a entalpia em Btu/lb
Substituindo
Passo 3
Obtenhamos a entalpia do ar na temperatura da tabela A-23E “ Propriedades ideais dos gases “ no livro texto
Encontraremos a quantidade de ganho de calor para o gás dióxido de carbono
Substituindo , teremos:
Encontraremos a quantidade de perda de calor do ar.
Substituindo , teremos:
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
Partindo dos valores tabulados em , 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