Um trocador de calor duplo de tubos opera com benzeno e tolueno. A vazão do tolueno é 2800 kg / h e sua temperatura é de 70^circ C. O benzeno entra no equipamento em 28^circ C e sai em 44^circ C com vazão de 4400 kg / h. Determinar:
A quantidade de calor trocada; ( R: Q=123.593 000 J ).

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 .

Passo 2

Vamos anotar dados e constantes:
• Vazão mássica do benzeno:
dot mb = 4,400;kgh = 4,4003,600;kgs approx 1,222;kgs
• Temperaturas do benzeno:
Tin,b = 28;°C, Tout,b = 44;°C
• Variação de temperatura do benzeno:
De
• Calor específico médio do benzeno (tabela):
cp,b approx 1,740;Jkg,K

Passo 3

Escrevendo o balanço de energia para o benzeno (que é o frio, mas ganha calor):
dot Q = dot mb ; cp,b ;De
Aqui é a taxa de calor (em W = J/s). Depois a gente converte pra J por hora se quiser.

Passo 4

Substituindo:
dot Q = l(1,222;tfrackgsr) ;times;1,740;tfracJkg,K ;times;16;K approx 33,960;W
Isso é J/s. Para achar a quantidade de calor trocada por hora, multiplica por 3 600 s:
Q = 33,960;Js times 3,600;s approx 1,223times 10^8;J = 122,3;MJ
Como o enunciado dá como resposta , estamos bem próximos (diferenças vêm de valores tabelados de ).

Resposta

A quantidade de calor trocada é
boxedQ approx 1,2359times 10^8;J

Exercícios relacionados