O trocador de calor utilizado numa central de água gelada é alimentado com de água a e e descarrega a água a . Determine a taxa de transferência de calor da água para o fluido refrigerante neste trocador de calor.
Passo 1
O exercício pede para a gente calcular a taxa de calor que sai da água e vai para o fluido refrigerante. A figura baixo mostra todos os dados fornecidos pelo enunciado para calcular esse valor.
é a vazão mássica de água entrando e saindo do trocador de calor. é a temperatura da água entrando no trocador de calor e é a temperatura da água saindo do trocador de calor. é a pressão da água entrando no trocador de calor e é a pressão da água saindo do trocador de calor.
Repare que o enunciado só fornece a pressão de entrada da água. Como poderíamos saber a pressão de saída ? Quando a questão não fala nada dessa pressão de saída da água, ela é igual à pressão de entrada !
Agora que sabemos o que os dados significam, vamos aprender a calcular .
Passo 2
é calculado a partir da primeira lei para trocadores de calor em regime permanente. Vale lembrar que, nesse caso, nós estamos estudando apenas uma corrente que passa pelo trocador. Estamos estudando a corrente de água. A primeira lei para essa corrente é:
Na fórmula acima, podemos ver que para calcular o valor de , precisamos encontrar o valor das entalpias específicas da água e . Faremos isso no próximo passo!
Passo 3
A corrente de água entrando no trocador de calor e a corrente de água saindo do trocador de calor são líquidos comprimidos, porque suas temperaturas ( e ) são menores que a temperatura de saturação a de pressão. Isso quer dizer que a gente teria que encontrar e em uma tabela de líquido comprimido da água!
No entanto, geralmente não temos a disposição uma tabela de líquido comprimido da água para uma pressão tão baixa quanto . Para contornar esse problema, nós podemos considerar a entalpia igual à entalpia do líquido saturado a e a entalpia igual à entalpia do líquido saturado a . Esses valores estão na tabela de saturação da água.
Com esses valores em mãos nós já podemos iniciar as contas!