Máquinas Térmicas

1 Um fluxo de água fria de 025 kgs a 15 ºC sai de um chuveiro e entra em um trocador de calor isolado termicamente do tipo duplotubo figura abaixo sendo aquecida até 45 ºC A água fria é aquecida por 3 kgs de água quente que entra no trocador de calor a 9962 ºC Admita ambas correntes de água na pressão atmosférica normal de 100 kPa e considere 𝑇0 de 25 ºC Determine para o trocador de calor a sua capacidade de troca térmica e a temperatura da água quente na saída b a exergia específica de cada entrada e cada saída em kJkg c a taxa de geração de entropia d a taxa de exergia destruída a partir da geração de entropia e a partir do balanço da taxa de exergia e a eficiência exergética 2 Gases quentes de exaustão passam por um trocador de correntes cruzadas de tubos aletados externamente para aquecer ar ambiente cp 1005 JkgK antes de entrar em uma fornalha O ar entra no lado aletado do trocador de calor a 95 kPa e 20 ºC com uma vazão volumétrica 08 m³s conforme mostrado na figura abaixo Os gases quentes de combustão cp 1100 JkgK entram pelo lado dos tubos do trocador de calor a 180 ºC a uma taxa de 11 kgs e deixam a 95 ºC Determine para esse trocador de calor a a taxa de transferência de calor para o ar e sua temperatura de saída b a taxa de exergia destruída pelo balanço da taxa de exergia c a eficiência exergética Admita 𝑇0 de 25 ºC 3 Uma turbina adiabática de dois estágios vide figura a seguir é alimentada por vapor dágua a 8 MPa e 500 ºC O vapor expande no 1º estágio para 2 MPa e 350 ºC sendo reaquecido a pressão constante para 500 ºC antes de seguir para o 2º estágio Do 2º estágio da turbina o vapor sai a 30 kPa com título de 97 e a potência produzida pelo conjunto de turbinas é de 5 MW Assumindo que a vizinhança esteja a 25 ºC determine a a potência reversível que seria produzida pela turbina b a taxa de exergia destruída dentro da turbina c a eficiência exergética da turbina 4 Vapor dágua saturado a 1 MPa é comprimido em um compressor até a pressão de 175 MPa Se a temperatura na seção de saída do compressor é 650 C determine a irreversibilidade e a eficiência exergética do processo de compressão 5 10 kgs de água a 100 C e 20 MPa e ar a 1400 K entram em um trocador de calor Se a água é descarregada do trocador de calor a 500 C e 20 MPa e o ar 460 K determine a irreversibilidade e a eficiência exergética do processo 6 Água sob pressão é aquecida em um trocador de calor de correntes cruzadas com tubos aletados externamente Esse trocador de calor usa os gases de exaustão de uma turbina a gás para aquecer a água A fim de determinar o coeficiente global de transferência de calor em função das condições operacionais foram realizados ensaios de laboratório em um protótipo do trocador de calor com área superficial de 10 m² As medições efetuadas sob condições particulares nas quais 𝑚 𝑞 2 kgs 𝑇𝑞𝑒 325 𝑚 𝑓 05 𝑘𝑔𝑠 e 𝑇𝑓𝑒 25 registraram uma temperatura de saída da água de 𝑇𝑓𝑠 150 Determine o coeficiente global de transferência de calor no trocador 7 Uma caldeira geradora de vapor produz 10000 kgh de vapor sendo a água de alimentação aquecida em um trocador de calor de 20 ºC a 65 ºC O trocador de calor é do tipo casco e tubos com uma passagem pelo casco e dois passes nos tubos No casco do trocador de calor ocorre a condensação de vapor dágua a 130 bar O coeficiente global de transferência de calor U é de 2000 Wm²K Usando tanto o método da diferença média logarítmica de temperatura quanto o método da efetividade 𝑁𝑈𝑇 determine a área de troca de calor necessária Qual é a taxa de condensação de vapor através do trocador de calor 8 45500 kgh de água é aquecida de 80 a 150 C em um trocador de calor que possui dois passes no casco e oito passes nos tubos sendo a área total de troca térmica de 925 m2 Gases quentes de exaustão que possuem as mesmas propriedades termofísicas do ar entram no trocador a 350 C e o deixam a 175 C Determine o valor do coeficiente global de transferência de calor U 9 Gases quentes de exaustão são utilizados em um trocador de calor casco e tubos para aquecer 25 kgs de água de 35 a 85 C Os gases que podem ser considerados como tendo as propriedades do ar entram no trocador a 200 C e o deixam a 93 C O coeficiente global de transferência de calor U é de 180 Wm2K Usando o método da efetividade NUT calcule a área do trocador de calor 10 Um trocador de calor opera como mostrado na figura 𝑎 abaixo Um engenheiro sugere que seria eficaz dobrar a área de transferência de calor para duplicar a taxa de troca térmica Foi sugerido acrescentar um segundo trocador de calor idêntico como mostra a figura 𝑏 Avalie essa sugestão isto é determine se a taxa de transferência de calor seria dobrada 11 Um gerador de vapor dágua saturado tem a forma de um trocador de calor de correntes cruzadas e tubos sem aletas com a água escoando no interior dos tubos e um gás a alta temperatura escoando transversalmente sobre o feixe de tubos O fluxo de massa de gás é de 10 kgs que entra no trocador de calor a 1100 C sendo o calor específico do gás de 1130 JkgK A água a uma vazão de 3 kgs entra como líquido saturado a 170 C e sai como vapor saturado a mesma temperatura Se o coeficiente global de transferência de calor é de 70 Wm2K e há 500 tubos de 25 mm de diâmetro cada determine a o gráfico da variação das temperaturas dos dois fluidos b a efetividade e o NUT e c o comprimento necessário dos tubos 12 Os gases de combustão de uma caldeira geradora de vapor são usados para préaquecer o ar em um trocador de calor de correntes cruzadas Os gases de combustão entram no trocador de calor a 450 C e saem a 200 C O ar entra no trocador de calor a 70 C saindo a 250 C e sua vazão mássica é de 10 kgs Considere que as propriedades dos gases de combustão sejam próximas às do ar O coeficiente global de transferência de calor do trocador é de 154 Wm2K a Calcule a capacidade do trocador de calor b Mostre o diagrama de variação de temperaturas dos dois fluidos e calcule a diferença média logarítmica de temperatura c Calcule a área de troca térmica necessária para o trocador de calor considerando os dois casos seguintes c1 o ar é não misturado e os gases de exaustão misturados c2 os dois fluidos são não misturados d Calcule a efetividade do trocador de calor para os dois casos identificados em c1 e em c2 e Calcule o rendimento exergético do trocador de calor 13 Ar comprimido entra em um trocador de calor de correntes opostas operando em regime permanente a 610 K 10 bar e sai a 860 K 97 bar Gases quentes de combustão entram em uma corrente separada a 1020 K 11 bar e sai a 1 bar Cada corrente possui uma vazão mássica de 90 kgs Despreze a perda de calor entre a superfície externa do trocador e a vizinhança Despreze também os efeitos de energia potencial e cinética Adote que a corrente de gases de combustão possui as mesmas propriedades do ar e usando o modelo de gás perfeito para ambas as correntes determine para esse trocador considerando To 300 K p0 1 bar a a temperatura do gás de combustão no ponto 4 em K b a variação da taxa de exergia de fluxo entre a entrada e a saída de cada corrente em MW c a taxa de exergia destruída em MW 1 Um fluxo de água fria de 025 kgs a 15 ºC sai de um chuveiro e entra em um trocador de calor isolado termicamente do tipo duplotubo figura abaixo sendo aquecida até 45 ºC A água fria é aquecida por 3 kgs de água quente que entra no trocador de calor a 9962 ºC Admita ambas correntes de água na pressão atmosférica normal de 100 kPa e considere T0 de 25 ºC Determine para o trocador de calor a sua capacidade de troca térmica e a temperatura da água quente na saída b a exergia específica de cada entrada e cada saída em kJkg c a taxa de geração de entropia d a taxa de exergia destruída a partir da geração de entropia e a partir do balanço da taxa de exergia e a eficiência exergética Água fria 025 kgs 15 ºC Água quente 3 kgs a 9962 ºC 45 ºC Agua Quente Tentra 9962 ºC mquente 3 kgs Agua Fria tenta 15 ºC tsaida 45 ºC mfria 3 kgs Po 100 kPa To 25 ºC cpagua 418 kJkg K Capacidade Troca Termica Qcalor mfria cpagua tentra tsaida 376200 W Temperatura na Saída do ponto Quente Tsaida Qcalor mquente cpagua Tentra 6962 ºC Exergia Especifica de entrada e Saída hEntraquente cpagua Tentra 155818 kJkg hsaidaquente cpagua Tsaida 143278 kJkg hEntrafrio cpagua tenta 120447 kJkg hsaidafrio cpagua tsaida 132987 kJkg Taxa de Geração de Entropia Sent mfria cpagua ln tsaida tenta mquente cpagua ln Tsaida Tentra 18985 WK Taxa de exergia destruída Ed To Sent 566049 W Eficiência Exergética nexerg hsaidafrio hEntrafrio hEntraquente 4814 a razão entre a exergia útil a exergia na água fria aquecida e a exergia total de entrada a exergia na água quente e fria no estado inicial 2 Gases quentes de exaustão passam por um trocador de correntes cruzadas de tubos aletados externamente para aquecer ar ambiente cp 1005 JkgK antes de entrar em uma fornalha O ar entra no lado aletado do trocador de calor a 95 kPa e 20 ºC com uma vazão volumétrica 08 m³s conforme mostrado na figura abaixo Os gases quentes de combustão cp 1100 JkgK entram pelo lado dos tubos do trocador de calor a 180 ºC a uma taxa de 11 kgs e deixam a 95 ºC Determine para esse trocador de calor a a taxa de transferência de calor para o ar e sua temperatura de saída b a taxa de exergia destruída pelo balanço da taxa de exergia c a eficiência exergética Admita To de 25 ºC Ar 95 kPa 20 ºC 08 m³s Gases de exaustão 11 kgs 95 ºC Entra Ar P 95 kPa tenta 20 ºC vvol 08 m³s cpAr 1005 Jkg K Rar 0287 kJkg K mar P vvol Rar tenta 09 kgs Sai Gas Tsai 95 ºC Tentra 180 ºC mgas 11 kgs cpgas 1100 Jkg K To 25 ºC Itens Retirados da tabela do AR tendo base a pressão de 95kPa e suas respectivas temperaturas no pontos hT25 2986 kJkg sT25 6878 kJkg K hT20 2936 kJkg sT20 6861 kJkg K hT133 4017 kJkg sT133 7175 kJkg K hT95 3691 kJkg sT95 709 kJkg K hT180 4553 kJkg sT180 7301 kJkg K Taxa de transferência de calor para o ar Qgas mgas cpgas Tentra Tsai 10285 kW Qar Qgas 10285 kW Temperatura de saída tsai tenta Qar mar cpAr 13329 ºC ψ1 hT20 hT25 To sT20 sT25 007 kJkg ψ2 hT133 hT25 To sT133 sT25 1455 kJkg ψ3 hT95 hT25 To sT95 sT25 729 kJkg ψ4 hT180 hT25 To sT180 sT25 3058 kJkg Taxa de exergia ψexer ψ1 mar ψ2 mar ψ3 mgas ψ4 mgas 1254 kW Eficiência exergética ntaxa ψ2 mar ψ3 mgas ψ1 mar ψ4 mgas 628 3 Uma turbina adiabática de dois estágios vide figura a seguir é alimentada por vapor dágua a 8 MPa e 500 ºC O vapor expande no 1º estágio para 2 MPa e 350 ºC sendo reaquecido a pressão constante para 500 ºC antes de seguir para o 2º estágio Do 2º estágio da turbina o vapor sai a 30 kPa com título de 97 e a potência produzida pelo conjunto de turbinas é de 5 MW Assumindo que a vizinhança esteja a 25 ºC determine a a potência reversível que seria produzida pela turbina b a taxa de exergia destruída dentro da turbina c a eficiência exergética da turbina Calor Estágio 1 Estágio 2 Tutilizando a Tabela A4 P1 8 MPa h1 33995 kJkg T1 500 ºC s1 67266 kJkg K P2 2 MPa h2 31377 kJkg T2 350 ºC s2 69583 kJkg K P3 2 MPa h3 34683 kJkg T3 500 ºC s3 74337 kJkg K P4 30 kPa h4 hf x4 hfg 28927 097 x 23353 25545 kJkg x4 097 s4 sf x4 sfg 09441 097 x 68234 75628 kJkg K E in E out m ih1 mih3 m ih2 mih4 W out W out m ih1 h2 h3 h4 m W out h1 h2 h3 h4 5000 kJs 33995 31377 34683 25545 kJkg 4253 kgs W revout mi h1 h2 h3 h4 To s2 s1 s4 s3 4253 kgs 33995 31377 34683 25545 kJkg 298 K 69583 67266 75628 74337 kJkg K 5457 kW A potência reversível X destroyed W revout W out 5457 5000 457 kW a taxa de exergia destruída dentro da turbina x efi 5000 kW 5457 kW 9163 A eficiência exergética da turbina 4 Vapor dágua saturado a 1 MPa é comprimido em um compressor até a pressão de 175 MPa Se a temperatura na seção de saída do compressor é 650 C determine a irreversibilidade e a eficiência exergética do processo de compressão hi 27781 kJkg si 65864 kJkg K Utilizando a Tabela de Vapor P 1 MPa T 650 C heac 36939 kJkg seac 67356 kJkg K Utilizando a Tabela de Vapor P 175 MPa T 650 C wcac heac hi 9158 kJkg Energia Perdida pelo Compressor i Toseac si 29815 67356 65864 4448 kJkg Taxa de Exergia do Compressor wrev i wcac 9158 4448 87132 kJkg Trabalho de Reversão do Compressor ηII wrevwcac 871329158 0951 Eficiência Exergética 5 10 kgs de água a 100 C e 20 MPa e ar a 1400 K entram em um trocador de calor Se a água é descarregada do trocador de calor a 500 C e 20 MPa e o ar 460 K determine a irreversibilidade e a eficiência exergética do processo ṁH2Oh2 h1 ṁarh3 h4 𝑚ar 𝑚H2O h2 h1h3 h4 10 346755 42045151527 46234 28939 kgs ṁH2OΨ2 Ψ1 ṁH2Oh2 h1 Tos2 s1 10 346755 42045 2981574316 13053 10 30471 182656 12 205 kW ṁarΨ3 Ψ4 ṁarh3 h4 Tos3 s4 28939 151527 46234 29815852891 730142 19 880 kW η ṁH2OΨ2 Ψ1ṁarΨ3 Ψ4 12 20519 880 0614 6 Água sob pressão é aquecida em um trocador de calor de correntes cruzadas com tubos aletados externamente Esse trocador de calor usa os gases de exaustão de uma turbina a gás para aquecer a água A fim de determinar o coeficiente global de transferência de calor em função das condições operacionais foram realizados ensaios de laboratório em um protótipo do trocador de calor com área superficial de 10 m² As medições efetuadas sob condições particulares nas quais 𝑚𝑞 2 kgs 𝑇𝑞𝑒 325 C 𝑚𝑖𝑓 05 kgs e 𝑇𝑓𝑒 25 C registraram uma temperatura de saída da água de 𝑇𝑓𝑠 150 C Determine o coeficiente global de transferência de calor no trocador 𝑇m 275 C 𝑐p 1040 JkgK 𝑇m 87 C 𝑐p 4203 JkgK 𝐶c 𝑚c 𝑐pc 05 kgs 4203 JkgK 2102 WK 𝐶h 𝑚h 𝑐ph 2 kgs 1040 JkgK 2080 WK 𝐶𝑇 𝐶min 𝐶max 0990 𝑞max 𝐶min 𝑇hi 𝑇ci 2080 WK 325 25 C 624 105 W 𝑞 𝐶c 𝑇co 𝑇ci 2102 WK 150 25 C 263 105 W ε 𝑞 𝑞max 0421 NTU 081 utilizando o gráfico ao lado U𝐶min NTUA 2080 WK 08110 m² 168 Wm²K 7 Uma caldeira geradora de vapor produz 10000 kgh de vapor sendo a água de alimentação aquecida em um trocador de calor de 20 C a 65 C O trocador de calor é do tipo casco e tubos com uma passagem pelo casco e dois passes nos tubos No casco do trocador de calor ocorre a condensação de vapor dágua a 130 bar O coeficiente global de transferência de calor U é de 2000 Wm²K Usando tanto o método da diferença média logarítmica de temperatura quanto o método da efetividade ε NUT determine a área de troca de calor necessária Qual é a taxa de condensação de vapor através do trocador de calor 𝑚vapor10000 kghr P13 bar 𝑇entra20C Uglobal2000 Wm²K 𝑇sai65C Utilizando a Tabela com a pressão de condensação de 13 bar a temperatura é 𝑇vapor10713 C Como ele vaporiza a temperatura que entra e sai são iguais portanto o fator de correção é 1 𝑇media 𝑇entra 𝑇sai2425 C 𝑐𝑝agua4179 JkgK 𝑄calor 𝑚vapor𝑐𝑝agua 𝑇sai 𝑇entra 522375 kW 𝐷Tml 𝑇vapor 𝑇entra 𝑇vapor 𝑇sailn𝑇vapor 𝑇entra𝑇vapor 𝑇sai6193 K Área do Trocador Area 𝑄calorUglobal𝐷Tml 42175 m² Taxa de Condensação 𝑄condensação 𝑄calor 522375 kW 8 45500 kgh de água é aquecida de 80 a 150 C em um trocador de calor que possui dois passes no casco e oito passes nos tubos sendo a área total de troca térmica de 925 m² Gases quentes de exaustão que possuem as mesmas propriedades termofísicas do ar entram no trocador a 350 C e o deixam a 175 C Determine o valor do coeficiente global de transferência de calor U Tabela A6 Tc 80150C 2 388K ce cpf 4236 JkgK Cc mc cc 45500 kgh 3600 sh 4236 JkgK 535 10⁴ WK q Cc Tco Tci 535 10⁴ WK 150 80C 375 10⁶ W Ch q Thi Tho 375 10⁶ W 350 175C 214 10⁴ WK Cr Cmin Cmax 040 ε q Cmin Thi Tci 375 10⁶ W 214 10⁴ WK 350 80C 0648 NTU 127 U NTU Cmin A 127 214 10⁴ WK 925 m² 295 Wm²K 9 Gases quentes de exaustão são utilizados em um trocador de calor casco e tubos para aquecer 25 kgs de água de 35 a 85 C Os gases que podem ser considerados como tendo as propriedades do ar entram no trocador a 200 C e o deixam a 93 C O coeficiente global de transferência de calor U é de 180 Wm²K Usando o método da efetividade NUT calcule a área do trocador de calor Tabela A6 Tc 8535C2 333 K cp 4185 JkgK Cc mc cpc 25 kgs 4185 JkgK 10463 WK Ch Cc Tco Tci Thi Tho 10463 WK 8535 20093 4889 WK Cr Cmin Cmax Ch Cc 4889 10463 0467 ε q qmax Ch Thi Tho Ch Thi Tci 20093 20035 0648 NTU 1 Cr212 ln E1 E1 E 2ε1 1Cr 1 Cr212 NTU 1 0467212 ln 14671 14671 151 E 20648 10467 1 0467²12 1467 A 151 4889 WK 180 Wm²K 409 m² 10 Um trocador de calor opera como mostrado na figura a abaixo Um engenheiro sugere que seria eficaz dobrar a área de transferência de calor para duplicar a taxa de troca térmica Foi sugerido acrescentar um segundo trocador de calor idêntico como mostra a figura b Avalie essa sugestão isto é determine se a taxa de transferência de calor seria dobrada cmin 40000 WK UA 40000 WK Tfe 300 K Cmax 80000 WK Tqe 400 K NUT UA cmin 1 Cs cmin Cmax 05 qmax Cmin Tqe Tfe 4000000 W ε1 055 Qcalor1 ε1 qmax 2200000 W Agora Utilizando 2 passes NUT 2 UA cmin 2 Cs cmin Cmax 05 ε2 075 Qcalor2 ε2 qmax 3000000 W Proporção η Qcalor2 Qcalor1 136 A taxa de troca de calor aumenta porém não é dobrado com a adição do segundo trocador 11 Um gerador de vapor dágua saturado tem a forma de um trocador de calor de correntes cruzadas e tubos sem aletas com a água escoando no interior dos tubos e um gás a alta temperatura escoando transversalmente sobre o feixe de tubos O fluxo de massa de gás é de 10 kgs que entra no trocador de calor a 1100 C sendo o calor específico do gás de 1130 JkgK A água a uma vazão de 3 kgs entra como líquido saturado a 170 C e sai como vapor saturado a mesma temperatura Se o coeficiente global de transferência de calor é de 70 Wm2K e há 500 tubos de 25 mm de diâmetro cada determine a o gráfico da variação das temperaturas dos dois fluidos b a efetividade e o NUT e c o comprimento necessário dos tubos Tliq 170 C44315 K Utilizando a Tabela A6 e usando a temperatura mais proxima de 450K para pegar a entalpia do ponto de vapor hvapor 202410 6 Jkg mvazãoagua 3 kgs Troca de Calor do Sitema Qcalor mvazãoaguahvapor 6072000 W Temp Tentra 1100 C137315 K Cpgas 1130 Jkg K mvazãogas 10 kgs 8358 K Tsaída Tentra QcalorCpgasmvazãogas 8358 K 44315 K Efetividade U 70 Wm 2 K NTUBOS 500 dtubo 25 mm Ɛ QcalormvazãogasCpgasTentra Tliq 058 Como tem saturação no processo logo Cr é igual a zero e para encontrar o Nut so utilizar formula abaixo NUT ln1ε 086 Comprimento do Tubo Lcomprimento NUTmvazãogasCpgasUNTUBOSπdtubo 354 m 12 Os gases de combustão de uma caldeira geradora de vapor são usados para préaquecer o ar em um trocador de calor de correntes cruzadas Os gases de combustão entram no trocador de calor a 450 C e saem a 200 C O ar entra no trocador de calor a 70 C saindo a 250 C e sua vazão mássica é de 10 kgs Considere que as propriedades dos gases de combustão sejam próximas às do ar O coeficiente global de transferência de calor do trocador é de 154 Wm2K a Calcule a capacidade do trocador de calor b Mostre o diagrama de variação de temperaturas dos dois fluidos e calcule a diferença média logaritmica de temperatura c Calcule a área de troca térmica necessária para o trocador de calor considerando os dois casos seguintes c1 o ar é não misturado e os gases de exaustão misturados c2 os dois fluidos são não misturados d Calcule a efetividade do trocador de calor para os dois casos identificados em c1 e em c2 e Calcule o rendimento exergético do trocador de calor Tqe 450 C Tfe 70 C Uglobal 154 Wm 2 K Tqs 200 C Tfs 250 C mfrio 10 kgs Trmedia Tqe Tqs2 59815 K Tfmedia Tfe Tfs2 43315 K Utilizando as temperaturas médias para encontrar o valor de Cp utilizando a tabela A4 Cpar 10186 Jkg K Cpagua 10506 Jkg K Capacidade do Trocado de Calor Qcalor mfrioCparTfs Tfe 1833480 W mquente QcalorCpaguaTqe Tqs 698 kg Temperatura Logarítima Δtml Tqs Tfe Tqe TfslnTqs TfeTqe Tfs 16249 K P Tfs TfeTqs Tfe 047 R Tqe TqsTfs Tfe 139 Agora utilizando o gráfico se pega os valores de f para os dois casos Caso 1 Caso 2 f1 081 f2 090 Area do Caso 1 Area do Caso 2 Area1 QcalorUglobalf1Δtml 9045 m 2 Area2 QcalorUglobalf2Δtml 8141 m 2 Cur mfrioCpar 10186 WK Cgas mquenteCpagua 733392 WK Cs CgasCur 072 Cmin Cgas NUT caso 1 NUT1 UglobalArea1Cmin 19 NUT caso 2 NUT2 UglobalArea2Cmin 171 Efetividade Caso 1 Efetividade Caso 2 ε1 1eNUT11Cs1CseNUT11Cs 071 ε1 1eNUT21Cs1CseNUT21Cs 069 Utilizando a tabela e as temperaturas em cada ponto h0 2986 kJkg s0 6878 kJkg K h1 3439 kJkg s1 7004 kJkg K h2 5272 kJ s2 7434 kJkg K h3 4758 kJ s3 733 kJkg K h4 7385 kJ s4 7775 kJkg K T0 29815 K Tfe 70 C Tfs 250 C Tqs 200 C Tqe 450 C ṁ1 h1 h0 T0s1 s0 773 kJkg ṁ2 h2 h0 T0s2 s0 6283 kJkg ṁ3 h3 h0 T0s3 s0 4244 kJkg ṁ4 h4 h0 T0s4 s0 17246 kJkg Eficiência exergética ηtaxa mfrioṁ2 ṁ1mquenteṁ4 ṁ3 607 13 Ar comprimido entra em um trocador de calor de correntes opostas operando em regime permanente a 610 K 10 bar e sai a 860 K 97 bar Gases quentes de combustão entram em uma corrente separada a 1020 K 11 bar e sai a 1 bar Cada corrente possui uma vazão mássica de 90 kgs Despreze a perda de calor entre a superfície externa do trocador e a vizinhança Despreze também os efeitos de energia potencial e cinética Adote que a corrente de gases de combustão possui as mesmas propriedades do ar e usando o modelo de gás perfeito para ambas as correntes determine para esse trocador considerando To 300 K p0 1 bar a a temperatura do gás de combustão no ponto 4 em K b a variação da taxa de exergia de fluxo entre a entrada e a saída de cada corrente em MW c a taxa de exergia destruída em MW 0 Qcv Wcv ṁh1 h2 V1 2 V2 2 2 gz1 z2 ṁh3 h4 V3 2 V4 22 gz3 z4 0 ṁh1 h2 ṁh3 h4 h4 h3 h1 h2 Tabela A22 h1 61753 kJkg h2 88827 kJkg h3 106889 kJkg h4 106889 61753 88827 79815 kJkg A temperatura do gás de combustão no ponto 4 em K Tabela A22 T4 778 K 505C 0 Σi 1 T0Tj Qj Wcv ṁer1 er2 ṁer3 er4 Ėd ṁer2 er1 ṁh2 h1 T0s2 s1 ṁh2 h1 T0 s2 o s1 o R lnp2p1 90 kgs 88827 61753 kJkg 300 K 279783 242644 83142897 ln9710 kJkgK 14103 kJs 1 MW103 kJs 141 MW Variação da Entrada ṁer4 er3 ṁh4 h3 T0s4 o s3 o R lnp4p3 90 kgs 79815 106889 kJkg 300 K 268769 299034 83142897 ln111 kJkgK 16934 kJs 1 MW103 kJs 1693 MW Variação da Saída Ėd ṁer1 er2 ṁer3 er4 141 MW 1693 MW 283 MW Taxa de Exergia Distribuida