Uma corrente de óleo a
e
é resfriada em um trocador de calor pela passagem de água entrando a
e escoa a
. O óleo é resfriado até a temperatura de
. O trocador é um casco e tubos, o óleo escoa pelo lado casco e a água escoa pelo interior dos tubos.
a) determine a temperatura de saída da água e seu estado termodinâmico Valor
Dados óleo:
Densidade 800:
,
Tebulição
a 1 atm
Dados água:
Tsaturação
a 1 atm
Entalpia de vaporização
a) determine a temperatura de saída da água e seu estado termodinâmico Valor
Densidade 800:
Tebulição
Dados água:
Tsaturação
Entalpia de vaporização
Passo 1
O enunciado descreve um trocador de calor casco-tubos, onde óleo entra no casco a
e
,
e sai a
, e água entra nos tubos a
e
,
. Precisamos usar balanço de energia, considerando a variação de
do óleo, aquecimento e vaporização da água a
, e eventual superaquecimento.
Passo 2
Calcular o calor cedido pelo óleo por segundo:
com
e
,
,
,
.
Passo 3
Avaliaremos a integral indefinida:
e depois calculamos
Logo
Passo 4
Esse calor passa para a água. Primeiro aquece a água líquida de
a
:
Passo 5
Depois vaporiza parte (ou toda) da água a
:
calor máximo de vaporização se toda água virasse vapor:
Como é maior que
, toda água evapora e sobra
para superaquecimento.
Como
Passo 6
Calcular a temperatura de saída do vapor superaquecido resolvendo
ou seja, achar
em
A solução física é
Resposta
A água sai como vapor superaquecido a aproximadamente
.