Enunciado

Considere um trocador de calor que utiliza ar quente para aquecer água fria. O ar entra nesse trocador de calor a 20 psia e 200 °F a uma taxa de 100   p é s 3 / m i n e sai a 17 psia e 100 °F. A água entra nessa unidade a 20 psia e 50 °F a uma taxa de 0,5 lbm/s, e sai a 17 psia e 90 °F. Determine a potência total, em hp, necessária para essa unidade, e o fluxo de trabalho, em Btu/lbm, para ambas as correntes (de ar e água).

Passo 1

Vamos desenhar o esquema:

Sabemos que o processo é constante e que temos as seguintes constantes:

Do ar:

0.3704   p s i a . f t 3 / l b m

R:

R   =   0.06855   B t u / l b m

Os volumes da água na entrada e na saída são:

P 3 = 20   p s i a

T 3 = 50 º F

P 4 = 17   p s i a

T 4 = 90 º F

v 3 ≃ v a   50 ° F   = 0.01602 f t 3 / l b m

v 4 ≃ v a   90 ° F   = 0.01610 f t 3 / l b m

Passo 2

Teremos então o volume de ar e o fluxo de massa na entrada:

v 1 = R T 1 P 1 = 12.22   f t 3 / l b m

m   = V 1 v 1 = 0.1364   l b m / s

Com isso, comparamos os valores com a expressão para gases ideais:

w f l u x o = P 2 v 2 - P 1 v 1 = R ( T 2 - T 1 ) = - 6.855   B t u / l b m

O fluxo de trabalho de água será:

w f l u x o = P 4 v 4 - P 3 v 3 = - 0.00864   B t u / l b m

A potência total é:

W f l u x o = m a r w f l u x o + m a r w f l u x o = - 1.329   h p

Resposta

W f l u x o = m a r w f l u x o + m a r w f l u x o = - 1.329   h p

w f l u x o = P 4 v 4 - P 3 v 3 = - 0.00864   B t u / l b m

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