A vazão de ar num ar condicionado é . O equipamento é alimentado com ar a e e descarrega o fluido a e . Determine a taxa de transferência de calor que ocorre no escoamento do ar.
Passo 1
O exercício pede para a gente calcular a taxa de toca de calor que ocorre dentro do ar condicionado. A figura baixo mostra todos os dados fornecidos pelo enunciado para calcular esse valor.
é a vazão mássica do ar entrando e saindo do ar condicionado. é a temperatura do ar entrando no ar condicionado e é a temperatura do ar saindo do ar condicionado. é a pressão do ar entrando no ar condicionado e é a pressão do ar saindo do ar condicionado.
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 ar.
Na fórmula acima, podemos ver que para calcular o valor de , precisamos encontrar o valor da diferença entre as entalpias específicas do ar e .
Como o ar pode ser considerado um gás perfeito, pode ser calculado através da fórmula abaixo.
onde é o calor específico do ar a pressão constante. Ele vale:
Atenção! As duas temperaturas presentes nessa fórmula tem que estar em kelvin . No entanto, estamos apenas interessados nas diferenças de temperaturas. Além disso, a diferença de temperatura em kelvin é igual à diferença de temperatura em grau Celsius . Por isso, podemos substituir os valores das temperaturas em grau Celsius na fórmula!
Substituindo essa fórmula na equação da primeira lei, encontramos:
Sabendo disso, podemos iniciar as contas!