Para o reator de 100.000 Litros e supondo que todo o calor gerado por essa reaçāo seja transferido a uma serpentina, em que há água gelada entrando a
e saindo a
, estime a vazão de água na saída de água no sistema (em kg/s).
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um reator de 100.000 litros que gera calor durante uma reação. Esse calor é transferido para uma serpentina onde a água entra a 10°C e sai a 20°C. Nosso objetivo é descobrir qual é a vazão de água que sai dessa serpentina, em kg/s. Para resolver isso, vamos usar conceitos de transferência de calor e propriedades da água, como a capacidade térmica.
Passo 2
Primeiro, precisamos entender que toda a energia térmica gerada pela reação no reator está sendo transferida para a água na serpentina. Isso significa que a energia perdida pelo reator é igual à energia ganha pela água.
Passo 3
A fórmula básica para transferência de calor é:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor (em Watts, W) -
é a vazão mássica da água (em kg/s) -
é a capacidade térmica específica da água (aproximadamente ) -
é a variação de temperatura da água (em °C)
Passo 4
Rearranjando a fórmula para encontrar a vazão mássica
:
Agora, precisamos encontrar o valor de
, que é a quantidade de calor que precisa ser removida do reator.
Passo 5
Como não foi fornecida diretamente a taxa de geração de calor
, vamos assumir que sabemos essa informação ou que podemos calculá-la a partir de outros dados do processo. Sem esse valor, não conseguimos calcular um número exato para a vazão.
Passo 6
No entanto, se tivermos
, podemos substituir na fórmula:
Isso nos daria a vazão mássica em kg/s.
Resposta
A vazão de água na saída do sistema é igual a
kg/s, onde
é a taxa de transferência de calor em Watts.