Determine a capacidade de um condensador de um equipamento de ar condicionado que recebe a água de uma torre de resfriamento a
e descarrega essa mesma água
e a vazão de água é de
.
Passo 1
O que o enunciado pede e os dados que temos:
- Pede-se a capacidade térmica (potência térmica) do condensador — isto é, a taxa de calor que o condensador transfere para a água (energia por unidade de tempo).
- Dados fornecidos:
- Temperatura de entrada da água:
. - Temperatura de saída da água:
. - Vazão volumétrica da água:
.
- Temperatura de entrada da água:
Passo 2
Fórmula que vamos usar e significado das variáveis:
A potência térmica transferida pela água é dada por
A potência térmica transferida pela água é dada por
onde
-
é a potência térmica (em , joules por segundo); -
é a vazão mássica da água (em ); -
é o calor específico da água (em ); -
é a variação de temperatura da água (em ou ; diferença numérica é a mesma).
Explicando: o calor que a água recebe por segundo é a massa de água por segundo vezes a energia necessária para aquecer cada quilograma em
. O calor específico
diz quanta energia (joules) é necessária para elevar
de água em
.
Passo 3
Escolher valores de propriedades e converter unidades:
- Usaremos para a água a densidade aproximada
(ou ) e o calor específico típico - Converter a vazão volumétrica para vazão mássica:
Em :
Passo 4
Calcular a variação de temperatura:
(Simples subtração; lembrar que
equivale a
na diferença.)
Passo 5
Aplicar a fórmula e fazer as contas passo a passo:
Usando ,
Usando
Calculemos em partes:
Agora
Passo 6
Expressar em unidades usuais e arredondar de forma prática:
Em quilowatts:
Em quilowatts:
Portanto a capacidade do condensador (potência térmica transferida para a água) é aproximadamente
.