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Enunciado

Termodinâmica - Çengel - Termodinâmica - Ed: 7º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 82

Um trocador de calor deve resfriar etilenoglicol ( c p = 2,56 kJ/kg ⋅ °C), inicialmente a 80 °C e escoando a uma taxa de 3,2 kg/s, até 40 °C. Para isso, água será utilizada ( c p = 4,18 kJ/kg ⋅ °C), a qual entrará a 20 °C e sairá a 70 °C do trocador. Determine (a) a taxa de transferência de calor e (b) o fluxo de massa de água.

Passo 1

Primeiro, observamos como esse processo está sendo executado na figura abaixo:

Vamos seleciona o tubo de etilenoglicol como nosso volume de controle. Temos um processo em regime permanente, o trocador de calor tem um bom isolamento e a transferência de calor ocorre somente entre o fluido quente e o fluido frio. Assim, a equação de balanço de energia do volume de controle é:

- Q ˙ s a i = m ˙ h 2 - h 1 = m ˙ c p ( T 2 - T 1 )

Como para o etilenoglicol c p = 2,56   k J / k g ⋅ ° C , a taxa de transferência de calor é:

Q ˙ s a i =   3,2 ⋅ 2,56 ⋅ 80 - 40 = 327,7   k J / s

Passo 2

Temos então que a taxa de transferência de calor do etilenoglicol é igual a taxa de transferência de calor para água e assim, a vazão mássica de água é:

Q ˙ = m ˙ á g u a c p T s a i - T e n t r a → m ˙ á g u a = Q ˙ c p T s a i - T e n t r a = 327,7 4,18 ⋅ 70 - 20 = 1,57   k g / s  

Resposta

Q ˙ s a i = 327,7   k J / s

m ˙ á g u a = 1,57   k g / s  

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