Enunciado
Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 88
Em um sistema de aquecimento a vapor, passa-se o ar sobre alguns tubos ao longo dos quais o vapor flui de forma constante. O vapor entra no trocador de calor a 30 psia e 400 °F a uma taxa de 15 lbm/min e sai a 25 psia e 212 °F. O ar entra a 14,7 psia e 80 °F e sai a 130 °F. Determine a vazão volumétrica de ar na entrada.
Passo 1
Dados referentes ao vapor:
Pressão de entrada:
Temperatura de entrada
Pressão de saída
Temperatura de saída
Fluxo máxico do vapor
Propriedades do ar:
Pressão de entrada
Temperatura de entrada
Temperatura de saída
Passo 2
Considerando o sistema bem isolado, ou seja, que não haja qualquer trabalho envolvido () e que as energias potenciais e do fluido são irrisórias (ke=0, pe=0)
Aplicando o balanço de massa e energia para o sistema, obtemos as equações:
Passo 3
No nosso problema, temos duas entradas e duas saídas, o fluxo máxico do ar e do vapor permanece o mesmo na entrada e na saída.
Portanto das equações acima:
Passo 4
Usando a tabela de vapor superaquecido para a pressão e a temperatura obtemos usando a interpolação:
Em da tabela de vapor saturado:
Dado que
Então em de vapor saturado
Passo 5
O calor específico do ar pode ser obtido pela média da temperatura do ar:
Para essa temperatura, o valor do calor específico para gases comuns é (tabela):
A constante dos gases para o ar é (tabela):
Passo 6
Na equação 1, os valores de entalpia podemos escrever como . Substituindo os valores na equação:
Passo 7
Sabemos que a vazão pode ser expressa por:
A densidade do ar de entrada pode ser determinada usando a equação dos gases ideais
Passo 8
Portanto, a vazão do ar na entrada é:
Resposta
Ei, a resposta está no passo a passo :)