Calcular a temperatura na parede do tubo para o seguinte caso: tolueno aquecido a externamente a um tubo de cobre BWG 16 de in (19 mm) é resfriado com água a . A resistência da parede pode ser desprezada. Dados: .

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos um tubo de cobre BWG 16 com diâmetro de 19 mm, que está envolvido por tolueno aquecido a de fora e sendo resfriado por água a de dentro. A parada é calcular a temperatura na parede desse tubo. Para isso, vamos precisar usar conceitos de transferência de calor por convecção e entender como as temperaturas se equilibram nesse sistema.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que quando temos transferência de calor através de uma parede com resistência desprezível, a principal forma de transferência é por convecção tanto do lado interno quanto do externo. Isso significa que o calor transferido do fluido interno para a parede é igual ao calor transferido da parede para o fluido externo.

Passo 3

A gente pode usar a seguinte equação para igualar as transferências de calor:
Aqui:
  • é o coeficiente de transferência de calor interno ( ),
  • é a temperatura do fluido interno (água) ( ),
  • é o coeficiente de transferência de calor externo ( ),
  • é a temperatura do fluido externo (tolueno) ( ),
  • é a temperatura que queremos encontrar na parede.

Passo 4

Vamos rearranjar a equação para isolar :

Passo 5

Agora é só substituir os valores:
Calculando o numerador:
ê
E o denominador:
Então:

Resposta

A temperatura na parede do tubo é aproximadamente .

Exercícios relacionados

Querosene é aquecido por água quente em um trocador de calor casco-tubo. O querosene circula dentro dos tubos e a água no lado externo deles. O fluxo se dá em contracorrente. A temperatura média do querosene é de e a velocidade média linear de . A condutividade térmica do querosene a é . Os tubos são de cobre BWG 16 de . Os coeficientes de transferência de calor no tubo e no casco são, respectivamente, . Calcule o coeficiente global de transferência de calor baseado na área externa do trocador.
Benzeno é resfriado de a no interior de um tubo de um trocador de tubo duplo. A água fria flui em contracorrente ao benzeno, entrando na camisa a e saindo a . O trocador consiste de um tubo interno de cobre BWG 16 de in encamisado com um tubo de aço Schedule 40 de . A velocidade linear do benzeno é de . Desprezando a resistência da parede e considerando para ambos os tubos, calcule os coeficientes de transferência de calor do benzeno e da água e o coeficiente global considerando a área interna.
Anilina é resfriada de a em um trocador de calor de tubo duplo tendo uma área total externa de . Para o resfriamento dispõe-se de de tolueno vapor à temperatura de . O trocador consiste de um tubo de aço Schedule 40 de in dentro de um outro tubo de aço Schedule 40 de 2 in . A anilina flui a uma taxa de .
a) Se o fluxo é em contracorrente, qual a temperatura do tolueno na saída e o LMTD?
b) Quais os valores se o fluxo é em paralelo?
Água deve ser aquecida de a em um trocador de calor de tubo duplo a uma taxa de . A água flui dentro de um tubo com vapor condensando a no lado externo. A parede do tubo é tão fina que a resistência da parede pode ser negligenciada. Assumindo que o coeficiente do filme de vapor, , é . Qual o tamanho do menor trocador de calor que aquecerá a água até a temperatura desejada? As propriedades médias da água são: .