Enunciado

Um trocador de calor adiabático é usado para aquecer água fria a 15 °C, a qual entra a uma taxa de 5 kg/s por meio de ar quente a 90 °C – que também entra no trocador a uma taxa de 5 kg/s. Considerando que a temperatura de saída do ar quente é de 20 °C, a temperatura de saída da água fria será de:

(a) 27 °C (b) 32 °C (c) 52 °C (d) 85 °C (e) 90 °C

Passo 1

Vamos considerar que a pressão seja constante, vamos usar a Tabela A-2(a) e A-3 para pegar o calor específico do ar e da água:

c p a r = 1,005 k J k g ⋅ K

c a g u a = 4,22 k J k g K

Passo 2

Vamos considerar que todo o calor que sai do ar é absorvido pelo líquido. Assim:

Q ˙ a g u a = Q ˙ a r

m ˙ a g u a ⋅ c a g u a ⋅ Δ T a g u a = m ˙ a r ⋅ c a r ⋅ Δ T a r

5 k g s ⋅ 4,22 k J k g K ⋅ ( T a g u a 2 - 15 ) = 5 k g s ⋅ 1,005 k J k g ⋅ K ⋅ ( 90 - 20 )

T a g u a 2 = 1,005 k J k g ⋅ K ⋅ 90 - 20 º C 4,22 k J k g K + 15 º C

T a g u a 2 = 31,67 º C   ≈ 32 º C

Resposta

b )   32 º C

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