Ar é aquecido de
até
antes de entrar em uma fornalha de combustão. A mudança na entalpia específica associada com esta transição é
. A vazão de ar na saída do aquecedor é
e a pressão do ar neste ponto é de 122 kPa absoluto.
(a) Calcule em kW o calor necessário, admitindo comportamento de gás ideal e que as mudanças nas energias cinética e potencial da entrada até a saída são desprezíveis.
(b) O valor de
, que foi desprezado na parte (a), seria positivo ou negativo, ou você precisaria de mais informação para se pronunciar? Se for este o caso, qual informação adicional seria necessária?
(a) Calcule em kW o calor necessário, admitindo comportamento de gás ideal e que as mudanças nas energias cinética e potencial da entrada até a saída são desprezíveis.
(b) O valor de
Passo 1
O enunciado diz que ar é aquecido de
até
, com mudança de entalpia molar
. A vazão volumétrica na saída do aquecedor é
e a pressão é
. Vamos usar o balanço de energia em regime permanente para um gás ideal, desprezando mudanças de energia cinética e potencial, a fim de calcular a potência térmica necessária.
Passo 2
Primeiro convertemos a vazão volumétrica para
:
Pelo estado de gás ideal, a vazão molar
na saída vale
onde
e
. Substituindo,
Passo 3
A potência térmica requerida
é a vazão molar vezes a mudança de entalpia molar:
Convertendo para
:
Passo 4
Quanto à taxa de variação de energia cinética
, não podemos dizer se é positiva ou negativa sem conhecer as velocidades de escoamento na entrada e na saída (ou as áreas e densidades). Portanto, precisaríamos de informações sobre
e
(ou geometria do duto e perfil de velocidades) para determinar o sinal de
.
Resposta
(a)
(b) Não é possível afirmar se é positiva ou negativa sem saber as velocidades de entrada e saída (ou a geometria do duto).
(b) Não é possível afirmar se