Enunciado

Galinhas com massa média de 2,2 kg e calor específico médio de 3,54 kJ/kg°C devem ser resfriadas por água fria que entra a 0,5 °C em um resfriador por imersão do tipo contínuo. As galinhas são colocadas no resfriador a uma temperatura uniforme de 15 °C, a uma taxa de 500 galinhas por hora, resfriadas a uma temperatura média de 3 °C antes de serem retiradas. O resfriador recebe calor da vizinhança a uma taxa de 200 kJ/h. Determine:

  1. a taxa de remoção de calor das galinhas em kW
  2. o fluxo de massa da água em kg/s, considerando que a elevação da temperatura da água não deve exceder 2 °C.

Passo 1

Vamos assumir que:

Existem condições operacionais estáveis.

As propriedades térmicas das galinhas e da água são constantes.

Sabemos que o calor específico da galinha é indicado para ser 3.54   k J / k g º C . O calor específico da água é 4.18   k J / k g º C .

Então a taxa de fluxo de massa é:

m g a l i n h a = 0.3056   k g / s

E o balanço energético é:

E e n t - E s a í d a = Δ E s i s t = 0

E e n t = E o u t

m h 1 = m h 2 + Q s a í d a , já que Δ k e = Δ p e = 0

Q s a í d a = Q g a l i n h a = m g a l i n h a c p ( T 1 - T 2 )

Passo 2

Então, a taxa de remoção de calor das galinhas quando são resfriadas de 15°C a 3ºC é:

Q g a l i n h a = ( m c p Δ T ) g a l i n h a = 13.0   k W

O resfriador ganha calor do ambiente a uma taxa de 200   k J / h   =   0.0556   k J / s . Então a taxa total de ganho de calor pela água:

Q á g u a = Q g a l i n h a   + Q g a n h o   d e   c a l o r = 13.056   k W

E a taxa de fluxo de massa da água:

m á g u a = Q ´ ´ a g u a ( c p Δ T ) á g u a = 1.56   k g / s

Se o taxa de fluxo de massa da água for inferior a este valor, o aumento da temperatura da água terá de ser superior à 2°C.

Resposta

  1. Q g a l i n h a = 13.0   k W
  2. m á g u a = 1.56   k g / s
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