Um alimento líquido a
é bombeado a uma taxa de
para um trocador de calor no qual ele é aquecido até
. A água quente usada para aquecer o alimento entra a
e sai a
. O calor específico médio do alimento é
.K. Calcule a vazão mássica de água e a quantidade de calor adicionado ao alimento. Despreze quaisquer perdas de calor para o ambiente. R1
.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um alimento líquido chegando a 20 °C e saindo a 85 °C, com vazão mássica de 5000 kg/h e calor específico médio
. Para aquecer esse alimento, usamos água quente que entra a 95 °C e sai a 60 °C. A gente despreza as perdas para o ambiente.
Conteúdo: Balanço de energia (1.ª lei da termodinâmica para regime estacionário).
O que vamos usar:
Conteúdo: Balanço de energia (1.ª lei da termodinâmica para regime estacionário).
O que vamos usar:
- Equação do calor trocado
. - Balanço de energia sem perdas: o calor cedido pela água é igual ao calor ganho pelo alimento.
Passo 2
Calcular o calor ganho pelo alimento.
Teoria aplicada: toda variação de temperatura num fluido sem mudança de fase é
Teoria aplicada: toda variação de temperatura num fluido sem mudança de fase é
onde
-
, -
, -
.
Logo:
Passo 3
Agora aplicamos o balanço de energia:
o calor que sai da água (cedido) é igual ao calor que entra no alimento (absorvido).
Então
o calor que sai da água (cedido) é igual ao calor que entra no alimento (absorvido).
Então
Para a água, usamos de novo
, mas queremos
.
-
(valor médio). -
.
Então
Resposta
Vazão mássica da água:
.
Quantidade de calor adicionada ao alimento: .
Quantidade de calor adicionada ao alimento: