de ar a e 120 kPa são soprados através de tubos que passam no interior de um grande forno. O ar emerge a . Calcule a taxa de calor que está sendo cedida pelo forno para aquecer essa quantidade de ar, utilizando:
(a) os dados de médio do ar. ( 1 3 8 8 k J / h )
Passo 1
Beleza, o exercício diz que a gente tem um fluxo de ar de 6 m³/h a 100 °C e 120 kPa, que sai do forno a 300 °C. A ideia é descobrir quanta energia (taxa de calor) o forno precisa ceder para aquecer esse ar.
Conteúdo: termodinâmica (troca de calor em fluxo de fluido, entalpia)
O que vamos usar:
Equação dos gases ideais para achar a massa de ar por hora
Definição de entalpia para fluxo estacionário
Passo 2
Calcular a massa de ar que sai por hora.
Teoria rápida: para gás ideal,
PV = m,R,T
Reescrevendo em termos de densidade ( rho = mV = PR,T ):
rho = 1200,287 times 373 approx 1,121;kg/m^3
Onde:
dotm = rho times 6 = 1,121 times 6 approx 6,726;kg/h
(constante específica do ar)
Então a densidade do ar é
Como o fluxo volumétrico é , a massa por hora é
Passo 3
Calcular a taxa de calor usando entalpia.
Teoria: para um escoamento contínuo e adiabático em si (mas trocando calor com o forno), a variação de energia é dada por
dotQ = dotm,Cp,De
onde
dotQ = 6,726 ;l(kg/hr)times 1,032;l(tfrackJkg·Kr)times 200;K é o calor específico médio do ar (vamos usar , valor tabelado)
Substituindo:
Passo 4
Fazendo a conta:
dotQ approx 6,726 times 1,032 times 200 = 6,726 times 206,4 approx 1,388,0;kJ/h
Resposta
A taxa de calor cedida pelo forno é aproximadamente .