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No planejamento e na otimização de sistemas térmicos para reaproveitamento energético em instalações de uma universidade federal, um Engenheiro Mecânico é encarregado de avaliar o desempenho de um trocador de calor de casco e tubos utilizado no sistema de aquecimento de água para chuveiros e torneiras. Nesse sistema, dois fluxos de água (quente e fria) trocam calor em regime permanente.
A água quente (fluido quente) entra no trocador a 80 °C e sai a 44 °C. A água fria (fluido frio), que será aquecida, entra a 20 °C e sai a 56 °C. Considere que as capacidades térmicas mássicas dos fluidos (produto da vazão mássica pela capacidade calorífica), \(C_{h} = C_{c} = C\) são iguais.
Para determinar a efetividade (\(\varepsilon\)) do trocador de calor, utilize as seguintes fórmulas: Efetividade do trocador de calor (\(\varepsilon\)): \(\varepsilon = \frac{Q_{real}}{Q_{máximo}}\)
\(Q_{real}\) é a taxa de transferência de calor real observada.
\(Q_{máximo}\) é a taxa máxima de transferência de calor que seria possível se o trocador de calor tivesse uma área de troca de calor infinita e operasse de forma ideal.
Taxa de transferência de calor real (\(Q_{real}\)): \(Q_{real} = C_{h}(T_{h,entrada} - T_{h,saída})\) ou \(Q_{real} = C_{c}(T_{c,saída} - T_{c,entrada})\)
Máxima taxa de transferência de calor termodinamicamente possível (\(Q_{máximo}\)): \(Q_{máximo} = C_{mínimo}(T_{h,entrada} - T_{c,entrada})\)
Onde \(C_{mínimo}\) é a menor das capacidades térmicas (\(C_{h}\) ou \(C_{c}\)).
Com base nos dados fornecidos, qual é a efetividade do trocador de calor?