Um trocador de calor duplo de tubos opera com benzeno e tolueno. A vazão do tolueno é
e sua temperatura é de
. O benzeno entra no equipamento em
e sai em
com vazão de
. Determinar:
A quantidade de calor trocada; (
).
A quantidade de calor trocada; (
Passo 1
Beleza, vamos quebrar o que o enunciado tá pedindo e o que a gente precisa.
Enunciado resumido: temos um trocador de calor de tubos duplos onde circulam tolueno e benzeno.
- Tolueno (fluido quente) entra a 70 °C, vazão de 2 800 kg/h.
- Benzeno (fluido frio) entra a 28 °C, sai a 44 °C, vazão de 4 400 kg/h.
O que queremos: a quantidade de calor trocada
.
Matéria envolvida: balanço de energia (princípio da conservação de energia em trocador de calor), usando calor específico e vazão mássica.
O que vamos precisar:
• Converter vazões de kg/h para kg/s.
• Valor aproximado do calor específico médio do benzeno ( ).
• Fórmula .
Matéria envolvida: balanço de energia (princípio da conservação de energia em trocador de calor), usando calor específico e vazão mássica.
O que vamos precisar:
• Converter vazões de kg/h para kg/s.
• Valor aproximado do calor específico médio do benzeno (
• Fórmula
Passo 2
Vamos anotar dados e constantes:
• Vazão mássica do benzeno:
• Vazão mássica do benzeno:
• Temperaturas do benzeno:
• Variação de temperatura do benzeno:
• Calor específico médio do benzeno (tabela):
Passo 3
Escrevendo o balanço de energia para o benzeno (que é o frio, mas ganha calor):
Aqui
é a taxa de calor (em W = J/s). Depois a gente converte pra J por hora se quiser.
Passo 4
Substituindo:
Isso é J/s. Para achar a quantidade de calor trocada por hora, multiplica por 3 600 s:
Como o enunciado dá como resposta
, estamos bem próximos (diferenças vêm de valores tabelados de
).
Resposta
A quantidade de calor trocada é