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 em que o óleo (fluxo de
,
) entra a
e sai a
, e a água (fluxo de
,
) entra a
. Vamos aplicar balanço de energia: o calor perdido pelo óleo iguala o ganho pela água, incluindo aquecimento sensível e possível vaporização.
Passo 2
Calculamos a variação de entalpia do óleo por unidade de massa usando
com
A primitiva é
Logo,
Passo 3
O calor total cedido pelo óleo é
Passo 4
A água primeiramente aquece de
a
(saturação) com
Como
, a água atinge
e começa a vaporizar, permanecendo a
durante a mudança de fase.
Passo 5
O calor restante para vaporização é
Cada quilograma de água vaporizada consome
,
, logo a vazão de vapor é
A vazão total de água é
,
, então a fração vapor (qualidade) é
Resposta
A água sai a
num estado bifásico (mistura saturada) com qualidade
.