Balanço de energia na Serpentina:

Obs: Foi considerado que a temperatura da serpentina é uniforme ao longo do seu

comprimento e largura. Sendo assim a variação de energia na mesma se dará ao calor

RECEBIDO pela condensação do vapor na sua superfície interna e pelo calor

PERDIDO pelo contato entre sua superfície externa e o fluido do tanque.

ρ sc psV s

d T sdt

=w−U A s (T s ( t )−T (t ) )

Balanço de energia no Tanque:

Obs: Foi considerado que a variação de energia no tanque será dada pelo calor

RECEBIDO pelo contato entre a superfície externa da serpentina e o fluido do tanque e

pelo calor que será PERDIDO pela diferença de temperatura entre a entrada de fluido no

tanque e a saída de fluido do tanque, expressos pelo primeiro termo do balanço, que será

negativo por Ti é menor que T(t).

ρt cptV tdTdt

=f ρt c pt (T i−T (t ))+U A s(T s (t )−T (t ))

Obs: Fiquei com dúvidas de como resolver a questão devido ao fato dela não explicitar

bem quais as condições iniciais do processo. Sendo assim, com base no enunciado que

diz que possíveis perturbações são uma mudança na carga de alimentação ou

temperatura, eu resolvi a questão partindo de um estado estacionário onde o fluxo de

alimentação era de 5 ft³/min e a temperatura no tanque no estado estacionário era T(0) =

150ºF. Então apliquei uma perturbação degrau de escala 10 no fluxo de alimentação

para que ele ficasse igual ao fluxo dito nas condições de processo, de 150ºF, e para

sanar o efeito do aumento do fluxo, calculei a nova vazão de vapor necessária. Fiz os

gráficos mostrando o comportamento da temperatura do Tanque, que depois de ter uma

pequena queda volta a temperatura de processo, e da serpentina, que passa a ser maior

que a temperatura Ts(0) para compensar o aumento da carga de entrada do tanque,

como mostra a figura abaixo: