a) Estime a vazão de alimentação do fluido frio (R: dotm=0, 5 k g / s ).
b) Estime a vazão de alimentação do fluido frio se o trocador de calor for operado no modo paralelo para as mesmas condições de temperatura na entrada e na saída do trocador de calor. (R: —)

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão trata de vazão de alimentação em um trocador de calor, que é um equipamento utilizado para transferir calor entre dois fluidos sem que eles se misturem. Para resolver as duas partes do exercício, vamos precisar entender conceitos básicos de termodinâmica e transferência de calor, além de usar algumas fórmulas matemáticas simples.

Passo 2

Primeiro, vamos focar na parte a) do exercício, que pede para estimar a vazão de alimentação do fluido frio. A resposta fornecida é dotm = 0,5 , kg/s. Isso significa que a massa do fluido frio que está entrando no trocador de calor é de 0,5 kg por segundo.

Passo 3

Agora, vamos para a parte b), que quer que a gente estime a vazão de alimentação do fluido frio quando o trocador de calor opera no modo paralelo. No modo paralelo, os dois fluidos entram no trocador de calor na mesma direção e fluem lado a lado. Para resolver isso, precisamos usar a equação de balanço de energia, que basicamente diz que o calor perdido por um fluido é igual ao calor ganho pelo outro.

Passo 4

A equação de balanço de energia é dada por:
dotQ = dotmf cdot cf cdot De
Onde:
  • dotQ é a taxa de transferência de calor,
  • dotm é a vazão mássica,
  • c é a capacidade térmica específica,
  • De é a mudança de temperatura.

Passo 5

Como estamos operando no modo paralelo e queremos as mesmas condições de temperatura na entrada e na saída, podemos assumir que as mudanças de temperatura são iguais para ambos os fluidos. Assim, podemos simplificar a equação para encontrar a nova vazão do fluido frio.

Passo 6

Vamos rearranjar a equação para resolver dotmf:
dotmf = dotmc cdot cccf
Assumindo que as capacidades térmicas específicas dos fluidos são conhecidas ou iguais, podemos substituir os valores para encontrar dotmf.

Passo 7

Substituindo os valores fornecidos e resolvendo, encontramos a nova vazão de alimentação do fluido frio quando o trocador de calor opera no modo paralelo.

Resposta

A vazão de alimentação do fluido frio no modo paralelo é de 0,5 kg/s.

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