a) Estime a vazão de alimentação do fluido frio (R:
).
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: —)
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
. 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:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor, -
é a vazão mássica, -
é a capacidade térmica específica, -
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
:
Assumindo que as capacidades térmicas específicas dos fluidos são conhecidas ou iguais, podemos substituir os valores para encontrar
.
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.