Os dados de operação em estado estacionário são fornecidos para um trocador de calor de contrafluxo tendo produtos de combustão flutuando em um lado e um úmido fluindo no outro. Determine a taxa de fluxo de massa do fluxo de ar úmido.

Passo 1

PREMISSAS: (1) O volume de controle mostrado na figura está em estado estacionário. (2) Para o valor de controle, Q ˙ C V = 0 , ω ˙ c v = 0   c i n é t i c a / potencial úmido e os efeitos não podem ser ignorados e não há pressão significativa em nenhum dos lados.

Passo 2

ANÁLISE: no estado estacionário, a taxa de balança da massa aponta m a 1 ˙ = m ˙ a 2 , m ˙ v ! = m ˙ 1 e m ˙ 3 = m i n   o r   n ˙ 3 = n ˙ 4 . Isso significa que ω 2 = ω 1 . A taxa de fluxo molar que é produto da combustão

n ˙ 3 = ( A V ) 3 3 = ( A V ) 3 P 3 R _ T 3 = ( 5 f t 3 / s ) ( 14.7 × 14416 f 1 + t 2 1545 f t l b f l b m o l R 1260 ∘ R = 0.00544 l b m o l s

Reduzindo

0 = m ˙ a h a + ω h g 1 - h a + w h g 2 - r ˙ 3 Y c o 2 Δ h _ c O 2 + Y 0 2 Δ h _ 0 2 + y 1 + 20 Δ h _ H 20 + y N 2 Δ h _ μ 2

Ou uma vez que ω 1 = ω 2

m ˙ a = - n ˙ 3 y c o 2 Δ h _ C O 2 + y 0 2 Δ h _ O 2 + y H 2 Δ Δ h _ H 2 + y N 2 Δ h _ N 2 h a 2 - h a 1 + ω h g 1 - h g 2

Passo 3

Para produtos da combustão, dados da tabela do gás ideal

h a 520 ∘ R = 124.278 t u l l b   n a 560 ∘ R = 133.86  

Da tabela A2E

h g 60 ∘ F = 1087.78 t a n b   h g F   = 110 ) ÷ 0 B m / 16  

Portanto P y 1 = ϕ 1 P 71 = 0.30 . 256916 f / i 2 = 0.07689 16 f i n 2

Portanto ω = . 622 ( 0.07689 ) ( 14.7 - 0.07689 )

= 0.0033

Colocando valores na eq 1

m a ˙ = 0.00544 [ 461.2 + 193.6 + 730 + 3174.8 ] ( 133.86 - 124.27 ) + 0.0033 1105 - - 1087.7 = 2.57 l b / s

O total do fluxo de massa q do ár úmido

m ˙ = ( 1 + w ) m i a = ( 1.0033 ) 2.57 L k s = 2.58 l b

Resposta

2.58 l b

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