(2,0 pontos) Engenharia de Alimentos - Pasteurização com regeneração Um sistema processa
de leite (
), aquecido de 4
a
. Com regeneração de
, a potência externa necessária é aproximadamente:
A. 76 kW
B. 38 kW
C.
D.
A. 76 kW
B. 38 kW
C.
D.
Passo 1
O enunciado pede a potência externa necessária para aquecer leite de
a
com regeneração térmica de
. Dados fornecidos:
temperaturas
e
.
As alternativas oferecidas são: A. , B.
, C.
, D.
.
As alternativas oferecidas são: A.
Passo 2
Calcular a vazão mássica (massa por segundo). Primeiro converto o volume por hora em massa por hora e depois para kg/s:
Agora converto para
:
Explicação rápida: dividir por
transforma horas em segundos.
Passo 3
Apresento a fórmula que relaciona potência térmica necessária com vazão mássica e salto térmico:
Significado das variáveis:
-
é a potência térmica (energia por tempo), em se estiver em e em . -
é a vazão mássica ( ). -
é o calor específico ( ): energia necessária para elevar em . -
é o salto térmico em kelvin (ou °C, numericamente igual).
Observação didática: usar
em
simplifica porque o produto
fica em
.
Passo 4
Calculo o salto térmico e a potência sem regeneração:
Calculo
:
Agora a potência necessária sem recuperar calor:
Faço a multiplicação de forma exata usando a fração
:
Arredondando,
. Isso significa que, se não houvesse recuperação, precisaríamos de ~
de aquecimento.
Passo 5
Agora aplico a regeneração de
. Defino a eficiência de recuperação
. A fração do calor que ainda precisa ser fornecida externamente é
.
Arredondando com razoável precisão fica
.
Passo 6
Interpretação e escolha da alternativa: a potência externa necessária aproximada é
, que corresponde à alternativa C.
Resposta
C.