Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 189
Em grandes usinas de potência operadas por turbinas a gás, o ar é preaquecido pelos gases de exaustão em um trocador de calor chamado regenerador antes de entrar na câmara de combustão. O ar entra no regenerador a 1 MPa e 550 K com fluxo de massa de 800 kg/min. O calor é transferido para o ar a uma taxa de 3.200 kJ/s. Os gases de exaustão entram no regenerador a 140 kPa e 800 K, saindo a 130 kPa e 600 K. Tratando os gases de exaustão como ar, determine:
- a temperatura de saída do ar
- o fluxo de massa dos gases de exaustão.
Passo 1
Vamos assumir que:
Este é um processo de fluxo constante, pois não há alterações com o tempo.
As alterações cinéticas e potenciais de energia são insignificantes.
Não há interações de trabalho.
A perda de calor do regenerador para o ambiente é insignificante e, portanto, a transferência de calor do fluido quente é igual à transferência de calor para o fluido frio.
Os gases de escape podem ser tratados como ar.
O ar é um gás ideal com aquecimentos específicos variáveis.
Sabemos que a constante gasosa do ar é
As entalpias do ar são:
O balanço energético é:
, já que
Substituindo chegamos em e depois em :
Passo 2
Na letra b, tratando os gases de escape como um gás ideal, a taxa de fluxo de massa dos gases de escape é determinado a partir da relação entre o fluxo constante de energia, aplicada apenas aos gases de escape:
já que