Questão 54 · Conhecimentos Específicos (outras áreas): Engenharia e arquitetura
Texto associado à questão
Com base nas informações precedentes, e considerando que as perdas de calor do regenerador para o ambiente sejam desprezíveis, julgue os próximos itens.
A seguir, é exibido o esquema de operação de um sistema de aquecimento de ar [cp = 1,0 kJ/(kgK)] que usa um trocador de calor regenerador a fim de recuperar energia térmica.
O regenerador tem uma área de transferência de calor de 100 m2, e sua efetividade varia de acordo com seu número de unidades de transferência (NTU), conforme evidenciado pelas curvas do gráfico subsequente.
A perda de calor para o ambiente no aquecedor corresponde a 20 kW.
Julgue o item:
Gabarito: CERTO
Gabarito definitivo divulgado pela banca Cebraspe (STJ 2024).
Comentário
Gabarito: CERTO.
Para determinar a perda de calor para o ambiente no aquecedor, precisamos aplicar o balanço de energia. O aquecedor recebe energia térmica do regenerador e a transfere para o ar, mas também pode perder calor para o ambiente. O problema afirma que as perdas de calor do regenerador para o ambiente são desprezíveis, mas não faz a mesma afirmação para o aquecedor.
Primeiro, calculamos a energia térmica transferida do regenerador para o aquecedor. O regenerador tem uma efetividade que varia com o NTU. No entanto, o enunciado não fornece dados suficientes para calcular a efetividade ou o NTU do regenerador. Em vez disso, devemos focar no balanço de energia do aquecedor.
O ar entra no aquecedor a 30 °C e sai a 100 °C. A vazão mássica do ar é de 0,5 kg/s e seu calor específico (cp) é de 1,0 kJ/(kg·K). A potência térmica absorvida pelo ar é dada por:
Q_ar = m_p * cp * (T_saida - T_entrada) Q_ar = 0,5 kg/s * 1,0 kJ/(kg·K) * (100 °C - 30 °C) Q_ar = 0,5 * 1,0 * 70 Q_ar = 35 kW
O aquecedor é alimentado por um fluxo de calor de 55 kW. Este é o calor total fornecido ao aquecedor. Se o ar absorve 35 kW, a diferença deve ser a perda de calor para o ambiente, já que não há outras saídas de energia mencionadas para o aquecedor.
Perda de calor = Calor fornecido - Calor absorvido pelo ar Perda de calor = 55 kW - 35 kW Perda de calor = 20 kW
Assim, a perda de calor para o ambiente no aquecedor corresponde a 20 kW.
Fundamentos: Princípio da Conservação da Energia (Primeira Lei da Termodinâmica) · Balanço de Energia em Sistemas Abertos
Comentário gerado pela Cravei IA a partir do enunciado e do gabarito definitivo divulgado pela banca, e conferido por uma verificação automática. A IA pode errar: o gabarito oficial sempre prevalece.
Fonte: prova Cebraspe STJ 2024 (Analista Judiciário – Área: Apoio Especializado – Especialidade: Engenharia Mecânica), questão 54, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.