Qual é a temperatura final em um trocador de calor com escoamento em regime estacionário, aproximadamente a pressão atmosférica, nos seguintes casos:
Quando 106 (BTU) de calor é adicionado a
de etileno, inicialmente a
?
Quando 106 (BTU) de calor é adicionado a
Passo 1
O enunciado pede a temperatura final em um trocador de calor operando em regime estacionário e pressão aproximada de
atm, quando se adiciona
Btu a
lb mol de etileno que está inicialmente a
.
Conteúdo: balanço de energia em escoamento estacionário (sistema aberto) e gás ideal. Vamos usar que, a pressão constante, o calor trocado iguala a variação de entalpia:
Conteúdo: balanço de energia em escoamento estacionário (sistema aberto) e gás ideal. Vamos usar que, a pressão constante, o calor trocado iguala a variação de entalpia:
Passo 2
Como trabalhamos com gás ideal, a entalpia molar varia segundo
onde as temperaturas devem estar em Rankine (
). Logo
Passo 3
Escolhemos uma forma aproximada para o calor específico molar do etileno em função de
(valores típicos de tabelas do tipo Perry/DIPPR):
com
Btu/(lb mo
) e
Btu/(lb mol
).
Passo 4
Substituindo em
obtemos
Definindo
e usando
, chega-se a
Passo 5
Passo numérico:
-
. -
Btu/(lb mol).
Como, temos .
A equação fica
ou
Passo 6
Resolvendo a quadrática
Como cada grau Rankine equivale a
F de variação,
Resposta
A temperatura final é aproximadamente
.