Água a
está sendo estocada em um grande tanque, que se encontra a pressão atmosférica. Ela é bombeada em estado estacionário deste tanque por uma bomba a uma taxa de
. A bomba fornece ao fluido 10 kW . A água passa por um trocador de calor, onde ela recebe 2.500 kW de calor. A água aquecida é então entregue a um segundo reservatório isolado termicamente, e que se encontra também a pressão atmosférica, o qual se encontra a 30 m acima do primeiro tanque. Determine a temperatura em que a água chega no segundo tanque. Considere como calor específico da água,
.
Passo 1
O enunciado descreve água a
e pressão ambiente sendo bombeada de um tanque para outro, com vazão volumétrica
. A bomba fornece potência de
ao fluido e, em seguida, a água recebe
de calor num trocador. O segundo tanque está
acima do primeiro, também à pressão ambiente. Precisamos aplicar a Primeira Lei para escoamento estacionário (balanço de energia) e usar
para determinar a temperatura de saída
.
Passo 2
Calculamos a vazão mássica
a partir da vazão volumétrica e da densidade aproximada da água
:
Passo 3
Escrevemos o balanço de energia para controle de massa em regime permanente, desprezando energia cinética e considerando energia potencial gravitacional:
Como
e
, reorganizamos para obter o salto de entalpia:
Passo 4
Substituímos
e os valores numéricos (convertendo potências para watts e
):
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