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:
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?
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:
.