Enunciado

Um sistema de refrigeração está sendo concebido para ovos frescos (r 67,4 lbm/pé3 e cp 0,80 Btu/lbm°F) com uma massa média de 0,14 lbm. Os ovos estarão inicialmente a 90 °F e devem chegar a uma temperatura final média de 50 °F, e para isso será utilizado ar a 34 °F a uma taxa de 10.000 ovos por hora.

Determine:

  1. a taxa de remoção de calor dos ovos, em Btu/h
  2. a vazão volumétrica necessária de ar, em pés3/h, considerando que o aumento da temperatura do ar não deve exceder 10 °F.

Passo 1

Vamos assumir que:

Existem condições operacionais estáveis.

Os ovos estão em temperaturas uniformes antes e depois do resfriamento.

A seção de resfriamento é bem isolada.

As propriedades dos ovos são constantes.

A pressão atmosférica local é de 1 atm.

Sabendo que as propriedades dos ovos são dadas a ρ = 67.4   l b m / f t 3 e c p = 0.80   B t u / l b m . º F . O calor específico do ar à temperatura ambiente c p = 0.24   B t u / l b m . º F . A constante de gás do ar é. R = 0.3704   p s i a . f t 3 / l b m . R

Então a taxa de fluxo de massa é:

m o v o = 0.3889   l b m / s

O balanço energético para ovos em fluxo constante pode ser expresso na forma de taxa como:

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

Q s a í d a = m o v o c p ( T 1 - T 2 )

Em seguida, a taxa de remoção de calor dos ovos à medida que são resfriados de 90 ° F a 50 ° F nessa taxa se torna:

Q o v o = ( m c p Δ T ) o v o = 44,800   B t u / h

Passo 2

Na letra b, todo o calor liberado pelos ovos é absorvido pelo ar refrigerado, pois a transferência de calor através das paredes do refrigerador é insignificante e o aumento da temperatura do ar não deve exceder 10 ° F. O fluxo de massa mínimo e as vazões volumétricas do ar são determinadas como:

m a r = Q a r ( c p Δ T ) a r = 18,667   l b m / h

ρ a r = P R T = 0.0803   l b m / f t 3

V a r = m a r ρ a r = 232,500   f t 3 / h

Resposta

  1. Q o v o = 44,800   B t u / h
  2. V a r = m a r ρ a r = 232,500   f t 3 / h
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