(12.) Um trocador de calor casco e tubos, água, escoando nos tubos com um fluxo de massa de
, deve ser aquecida de
a
. O calor é fornecido por óleo quente (
), que entra no lado do casco a
e um fluxo de massa de
. Desprezando as perdas de calor do trocador de calor, determine: a ) a temperatura de saída do óleo, b) a taxa de geração de entropia no trocador de calor.
Passo 1
O enunciado descreve um trocador de calor casco-e-tubos no qual água flui pelos tubos com vazão mássica
e é aquecida de
a
. Do lado do casco circula óleo quente com
, vazão mássica
e temperatura de entrada
. Desprezando perdas, pede-se:
a) a temperatura de saída do óleo;
b) a taxa de geração de entropia no trocador.
Conteúdo usado: balanço de energia (1.ª lei) em regime permanente e balanço de entropia (2.ª lei) para fluxos de calor entre correntes.
a) a temperatura de saída do óleo;
b) a taxa de geração de entropia no trocador.
Conteúdo usado: balanço de energia (1.ª lei) em regime permanente e balanço de entropia (2.ª lei) para fluxos de calor entre correntes.
Passo 2
Aplicamos balanço de energia em regime permanente e desprezamos perdas externas, logo o calor cedido pelo óleo é absorvido pela água:
Aqui usamos
constante.
Passo 3
Calculamos o fluxo de calor:
Em seguida a queda de temperatura do óleo é
logo a temperatura de saída do óleo é
Passo 4
Para a taxa de geração de entropia usamos
onde as temperaturas estão em kelvin:
,
,
,
.
Passo 5
Calculamos cada termo:
Somando,
Resposta
a) A temperatura de saída do óleo é
.
b) A taxa de geração de entropia no trocador é aproximadamente (ou
).
b) A taxa de geração de entropia no trocador é aproximadamente