Desenvolva um modelo macroscópico de um trocador de calor aquecido a vapor usando uma abordagem de modelagem de atuador/processo/sensor. A variável...

Desenvolva um modelo macroscópico de um trocador de calor aquecido a vapor usando uma abordagem de modelagem de atuador/processo/sensor. A variável de saída é a temperatura de saída do fluido do processo e a variável de entrada é a pressão de vapor especificada. Para um modelo macroscópico de um trocador de calor (Figura P3.7.11), o metal do trocador de calor está a uma temperatura e a temperatura da corrente do processo usada para cálculos de transferência de calor é a média entre a temperatura de entrada e a temperatura de saída p para o trocador de calor, ou seja, a taxa de transferência de calor do metal para o fluido de processo (PC) e a taxa de transferência de calor do vapor para o metal são dadas por Process Stream Tube Metal Q=UA (T-T) el A(TT ) Vapor, respectivamente, onde U é o coeficiente geral de transferência de calor entre o fluxo do processo e os tubos metálicos (500 W/m²-K), A é a área superficial para transferência de calor (100 m²), 7 é a temperatura média para o fluido de processo dentro do trocador de calor, 7, é a temperatura média dos tubos metálicos no trocador de calor, Tam é a temperatura do vapor e é o coeficiente de transferência de calor entre o vapor e os tubos metálicos (2000 W/m -K). O resultado da taxa de transferência de calor pode ser usado para calcular a Figura P3.7.11 Esquema de uma representação unidimensional de um trocador de calor. 3.14 Questões e exercícios analíticos 143 a temperatura de saída do fluido do processo. Suponha que o vapor esteja saturado de modo que o controlador de pressão do vapor ajuste a temperatura do vapor. Suponha que o controlador de pressão do vapor tenha uma constante de tempo de 10 segundos e que o sensor de temperatura de saída do fluido do processo tenha uma constante de tempo de 6 segundos. Identifique as variáveis ​​dependentes, as variáveis ​​independentes e os parâmetros deste modelo. A vazão de alimentação do fluido de processo é de 25 kg/s, a temperatura de alimentação do fluido de processo é de 25°C, a capacidade térmica do fluido de processo é de 4,18 kJ/kg-°C, a capacidade térmica do cobre é de 0,385 kJ/ kg-°C e a massa de cobre nos tubos utilizados no trocador de calor é de 200 kg. Inicialmente, o trocador de calor é preenchido com água fria a 25°C quando o vapor é adicionado ao trocador de calor com um ponto de ajuste de pressão de 300 kPa. Suponha que a pressão inicial do vapor no trocador de calor seja 50 kPa. Use a seguinte equação que relaciona a temperatura do vapor em °C à pressão do vapor em kPa: T 181095 814018-log 10(7.5025P) -244,485 Usando um programa MATLAB ou Python para aplicar seu modelo, determine a temperatura de saída medida do água de um tempo igual a zero a 30 s.