11 Ar aquecido é usado para climatizar um auditório no inverno. A taxa de alimentação de ar na unidade de aquecimento é de
por minuto a
100 kPa. O ar que entra passa através da unidade de aquecimento que usa 15
LISTA 3 DE PRINCÍPIOS E CÁLCULOS DA ENGENHARIA DE BIOTECNOLOGIA
kW nas resistências elétricas. Sabendo que a perda de calor da unidade de aquecimento é 200 W , qual é o valor da temperatura do ar na saída do aquecedor?
Passo 1
O enunciado trata de aquecer um fluxo de ar para climatizar um auditório no inverno. Temos um volume de ar de
entrando a
e
. A unidade consome
nas resistências elétricas e perde
para o ambiente. O conteúdo da matéria é balanço de energia em regime estacionário para um fluido, usando calor específico e lei dos gases ideais.
Passo 2
Primeiro determinamos a densidade do ar na entrada usando a equação de gás ideal. Admitindo
e temperatura absoluta de entrada
, temos
onde
. Logo
Passo 3
Convertendo o vazão volumétrica para vazão mássica: primeiro
Então
Passo 4
A potência elétrica fornecida é
, mas
se perde. A potência líquida que aquece o ar é
Passo 5
Fazendo o balanço de energia no ar, assumindo calor específico a pressão constante
, vale
Desse modo
Passo 6
Substituindo os valores:
Convertendo para graus Celsius,
Resposta
A temperatura do ar na saída do aquecedor é aproximadamente
.