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Enunciado

Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 86

A Fig. P6.86 mostra o esquema de um trocador de calor utilizado para resfriar ar a pressão constante e igual a 1   M P a ,   d e   800   K   a   360   K . A água de resfriamento entra no equipamento a 15   ° C   e   0,1   M P a . Se a água deixa o trocador como vapor saturado, calcule a relação entre as vazões de água e ar ( m ˙ á g u a / m ˙ a r ) .

Passo 1

Opa, tudo bem? Espero que sim!

Aqui temos um processo clássico de troca de calor. Como princípio é só lembrar que o calor que a água dá para o ar é o mesmo que ela recebe, portanto:

Q ˙ á g u a = Q ˙ a r

Sabemos que a taxa de transferência de calor pode ser dada por:

m ˙ á g u a h 4 - h 3 = m ˙ a r h 1 - h 2

Temos que descobrir as entalpias específicas envolvidas no processo para descobrir a relação entre as vazões.

Passo 2

Das tabelas de propriedades termodinâmicas, temos que:

Ar a 1   M P a e 800   K nos dá:

h 1 = 822,2   k J / k g

Ar a 1   M P a e 360   K nos dá:

h 2 = 360,86   k J / k g

A água entra no equipamento a 15   ° C   e   0,1   M P a , portanto:

h 3 = 62,98   k J / k g

E deixa o equipamento como vapor saturado à mesma pressão:

h 4 = 2675,5   k J / k g

Podemos então realizar nossos cálculos:

m ˙ á g u a m ˙ a r = h 1 - h 2 h 4 - h 3

m ˙ á g u a m ˙ a r = 822,2 - 360,86 2675,5 - 62,98

A relação entre as vazões será:

m ˙ á g u a m ˙ a r = 0,1766

Resposta

m ˙ á g u a m ˙ a r = 0,1766

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