A escaldagem é um processo usado em abatedouros de aves, que visa remover as penas para o corte posterior. O processo consiste em mergulhar as aves, já mortas, em um tanque de água quente por um determinado período, de forma que as penas se soltem da pele. Um abatedouro usa
de água a
em seu tanque de escaldagem. Essa água é obtida mediante o aquecimento indireto da água por vapor a
. O tanque contém inicialmente água a
. Assuma o calor específico médio da água igual a
. Considerando uma perda de calor de
de água para o ambiente, determine a quantidade de vapor necessária para o aquecimento da água:
Considerando o vapor no estado de vapor úmido com título de
.
.
Considerando o vapor no estado de vapor úmido com título de
Passo 1
Beleza, então o enunciado é o seguinte: a gente tem 1 m³ de água (ou seja, 1 000 kg) que está a 20 °C e precisa chegar a 60 °C num processo de escaldagem. Para isso, a água é aquecida indiretamente por vapor úmido a 120 °C e título x=85%. O calor específico da água é c=4,185 kJ/(kg·K) e há uma perda extra de 10 kJ por kg de água para o ambiente. A tarefa: descobrir quanta massa de vapor (em kg) a gente precisa.
Matéria envolvida: calorimetria (Q = m·c·ΔT), entalpia de mudança de fase (vapor → água), uso de tabela de vapor saturado (h_f e h_fg).
Matéria envolvida: calorimetria (Q = m·c·ΔT), entalpia de mudança de fase (vapor → água), uso de tabela de vapor saturado (h_f e h_fg).
Passo 2
Calcular a massa de água e o calor necessário para aquecê-la de 20 °C a 60 °C:
- m_água = 1 m³ ≃ 1000 kg
- ΔT = 60 − 20 = 40 K
- Q₁ = m_água · c · ΔT = 1000 kg · 4,185 kJ/(kg·K) · 40 K = 167 400 kJ
Passo 3
Incluir a perda de calor ao ambiente:
- Perda = 10 kJ/kg · 1000 kg = 10 000 kJ
- Q_total = Q₁ + Perda = 167 400 kJ + 10 000 kJ = 177 400 kJ
Passo 4
Descobrir quanto calor cada kg de vapor libera ao condensar. Da tabela de vapor saturado a 120 °C:
- h_f (entalpia do líquido saturado) ≃ 504 kJ/kg
- h_fg (entalpia latente) ≃ 2201 kJ/kg
Como o vapor é úmido com título x=0,85, a entalpia específica do vapor é
Ao condensar até líquido saturado (120 °C), ele libera
Passo 5
Agora basta dividir o calor total necessário pela energia que cada kg de vapor entrega:
Resposta
Você vai precisar de aproximadamente 94,8 kg de vapor úmido (x=85 %) a 120 °C para elevar a água de 20 °C a 60 °C, considerando a perda de 10 kJ/kg.