Gabarito disponível
Considere um resfriador de óleo lubrificante do motor de um navio através do qual água escoa a uma vazão de 28 L/s, entrando a 26 °C e saindo a 37 °C. A vazão do óleo lubrificante é de 14 L/s, entrando no trocador de calor a 85°C. Considerando que não há variações de energia cinética e potencial, que o sistema opera em regime permanente e que o resfriador rejeita, adicionalmente, 40kW de calor para o ar da praça de máquinas, assinale a opção que apresenta a temperatura de saída do óleo lubrificante.
Dados:
Propriedades da água:
c = 4180 J/(kg.K) ; e
ρ = 992 kg/m³.
Propriedades do óleo lubrificante:
c = 2047 J/(kg.K); e
ρ = 864 kg/m³.
Dados:
Propriedades da água:
c = 4180 J/(kg.K) ; e
ρ = 992 kg/m³.
Propriedades do óleo lubrificante:
c = 2047 J/(kg.K); e
ρ = 864 kg/m³.
Resolução comentada
Balanço de energia: a água ganha calor e o óleo perde esse calor mais 40 kW; a temperatura de saída do óleo é de 31,8 °C.
Vazão mássica da água: 0,028 × 992 = 27,78 kg/s, logo Q_água = 27,78 × 4180 × 11 ≈ 1277 kW. O óleo perde esse calor mais 40 kW para o ar, ou seja, 1317 kW. Com ṁ_óleo = 0,014 × 864 = 12,10 kg/s e c = 2047 J/(kg·K), ΔT = 1317160 / (12,10 × 2047) ≈ 53,2 K. Então T_saída = 85 − 53,2 ≈ 31,8 °C.
Análise das alternativas
Os demais valores não resultam do balanço correto. Por exemplo, ignorar os 40 kW de perda ao ar dá ΔT ≈ 51,6 K e T ≈ 33,4 °C, que não consta nas opções.
Referência: Balanço de energia em regime permanente (1ª Lei da Termodinâmica); Çengel.
Resolução comentada do VaiConcursos.