Agua a
está sendo estocada em um grande tanque, que se encontra a pressăo atmosférica. Ela é bombeada em estado estacionário deste tanque por uma bomba a uma taxa de
. A bomba fornece ao fluido 35 kW . A água passa por um trocador de calor, onde ela perde 3.500 kW de calor. A água aquecida é entâo entregue a um segundo reservatório isolado termicamente, e que se encontra também a pressáo atmosférica, o qual se encontra a 35 m acima do primeiro tanque. Determine a temperatura em que a água chega no segundo tanque. Considere como calor especifico da àgua,
.
Passo 1
O enunciado descreve um escoamento estacionário de água entre dois reservatórios à pressão atmosférica, com uma elevação de
,m e um trocador que retira calor. A água sai do primeiro tanque a
e, após receber o trabalho de uma bomba (
,kW) e perder calor no trocador (
,kW), chega ao segundo tanque isolado. Vamos usar a primeira lei para sistema aberto em regime permanente (balanço de entalpia e energia potencial) e aproximar variação de entalpia por
.
Passo 2
Convertemos a vazão volumétrica em vazão mássica.
Assumindo
,kg/m³,
Passo 3
Escrevemos o balanço de energia para escoamento estacionário (desprezando energia cinética), incluindo trabalho de bomba (
), calor trocado (
, negativo se sai do fluido) e variação de energia potencial:
Como
e
,m, rearranjando em
:
Passo 4
Aproximamos
. Substituímos dados (todas as potências em J/s):
,kW
,J/s,
,kW
,J/s,
,m/s²,
,kg/s.
Passo 5
Calculamos o termo do lado direito:
Logo,
Resposta
A água chega ao segundo reservatório a aproximadamente
.