- Ex. 1.3 (Çengel)
$Um trecho de 5 m de comprimento de sistema de aquecimento de ar passa por um espaço não aquecido em um porão. A seção transversal do duto retangular mede
. Ar quente entra no duto a 100 kPa e
, com velocidade média de
. A temperatura do ar no duto cai para
, como resultado da perda de calor para o espaço frio do porão.
- Determine a taxa de perda de calor em regime permanente.
※ Determine o custo dessa perda de calor por hora, se a casa é aquecida por uma fornalha de gás natural de eficiência de
, em uma região onde o custo do gás natural é US$ 1,60/therm (1 therm = 105.500 kJ ).
$Um trecho de 5 m de comprimento de sistema de aquecimento de ar passa por um espaço não aquecido em um porão. A seção transversal do duto retangular mede
※ Determine o custo dessa perda de calor por hora, se a casa é aquecida por uma fornalha de gás natural de eficiência de
Passo 1
O enunciado descreve um duto de ar quente de comprimento
,m e seção retangular de
,cm
,cm por onde entra ar a
,kPa e
C com velocidade média
,m/s. O ar sai a
C. Precisamos determinar, em regime estacionário:
. A taxa de perda de calor
.
. O custo desta perda por hora, sabendo que a fornalha de gás tem eficiência
e o gás custa US$
/therm (
,therm
,kJ).
Passo 2
Cálculo da vazão mássica
:
A área da seção é
A área da seção é
Logo, a vazão volumétrica é
Calculamos a densidade a
C (
K) e
,kPa usando gás ideal (
,J/k
):
Daí
Passo 3
Perda de calor sensível
com
,kJ/(k
) e
,K, resulta
Passo 4
Energia de gás necessária por hora:
Em uma hora (
,s) isto dá
Convertendo para therms e multiplicando pelo custo:
Resposta
Taxa de perda de calor:
,kW.
Custo dessa perda por hora: aproximadamente US$ /h.
Custo dessa perda por hora: aproximadamente US$