Enunciado
Termodinâmica - Van Wylen- Ed: 6º - Capítulo 6.Problemas - Ex. 87
Um superaquecedor é alimentado com de vapor saturado a e descarrega o vapor a . O trocador de calor opera em contra corrente e deseja-se que a diferença entre a temperatura de descarga do ar a de entrada de água seja igual a . Sabendo que a temperatura do ar na seção de alimentação do trocador de calor é , determine a vazão em massa de ar no superaquecedor.
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:
Sabemos que a taxa de transferência de calor pode ser dada por:
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 pressão atmosférica e nos dá:
Nos foi dito que diferença entre a temperatura de descarga do ar a de entrada de água seja igual a . A água entra como vapor saturado a Analisando a tabela de propriedades termodinâmicas, esse estado corresponde a uma temperatura de .
Portanto a temperatura de saída do ar será:
Interpolando os valores para esta temperatura à pressão ambiente o ar possui entalpia igual a:
Para o vapor de água saturado a , temos:
E para o vapor de água a e , temos:
Passo 3
Podemos então realizar nossos cálculos:
A vazão mássica do ar será: