Enunciado

Frangos com massa média de 2,2 kg e calor específico médio de 3,54 kJ/kg.°C devem ser resfriados com água refrigerada a 0,5 °C, que entra no resfriador por imersão do tipo fluxo contínuo. Os frangos são jogados no resfriador a uma temperatura uniforme de 15 °C, a uma taxa de 500 frangos por hora, e são refrigerados até a temperatura média de 3 ° C antes de serem eliminados. O resfriador ganha calor a partir do meio envolvente a uma taxa de 210 kJ/min. Determine (a) uma taxa de remoção de calor a partir do frango em kW, e (b) a vazão mássica da água, em kg/s, se o aumento da temperatura da água não exceder 2 °C.

Passo 1

Pra gente resolver esse problema, devemos fazer um balanço de energia para descobrir a carga de resfriamento necessária.

Em primeiro lugar, a corrente de água tem que retirar o calor necessário das carcaças de carne pra manter a temperatura delas em 3 °C.

Além disso, ela deve remover o ganho de calor que corre a uma taxa de 210 k J / m i n .

Assim, o balanço se torna:

Q ˙ r e s f =   Q ˙ f r a n g o s + Q ˙ g a n h o

Agora, pra gente não se perder, vamos guardar as propriedades que vamos usar nos próximos passos:

c P , f r a n g o s = 3,5 4   k J k g . ° C m = 2,2   k g / f r a n g o

Passo 2

Para resolver a letra (a), antes devemos calcular a vazão mássica de frangos que são resfriados:

m ˙ = 500 f r a n g o s h 2,2 k g f r a n g o = 1100 k g h 1 h 3 6 0 0   s = 0,3056   k g / s

Calculamos a energia que deve ser removida dos frangos para resfria-los de 15 para 3 ° C a partir da relação:

Q ˙ f r a n g o s = m ˙   c P , f r a n g o s ∆ T = 0,3056 k g s 3,54 k J k g . ° C 1 5   ° C - 3   ° C = 12,98   k W  

Devemos converter o valor do ganho de calor para kW:

Q ˙ g a n h o =   210   k J m i n 1 m i n 60   s = 3,5 k J s = 3,5   k W

Agora, basta que a gente substitua esse resultado no balanço que eu te mostrei no passo 1:

Q ˙ r e s f =   12,98   k W   +   3,5   k W = 16,48   k W

Passo 3

Vamos calcular agora a vazão de água a partir da relação:

m ˙ á g u a =   Q ˙ r e s f c P , á g u a ∆ T

Ao consultar a Tabela A-2 (página 867), podemos encontrar o calor específico da água à temperatura ambiente, na qual c P , á g u a = 4,18 k J k g . K .

Portanto, substituindo:

m ˙ á g u a =   16,48   k W 4,18 k J k g . K ( 2   ° C -   0,5   ° C ) = 2,628   k g / s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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