Em am laticínio pretende-se produzir leite longa vida utilizando-se um trocador de calor casco-tubo, com tubos em aço Schedule 40 de
. O leite entra no trocador a uma velocidade de
, a temperatura de
, e sai, após o tratamento térmico, a
. Neste processo é usado vapor da) O coeficiente de transferência de calor interno.
b) O coeficiente global de transferência de calor considerando uma área de livre escolha (interna ou externa).
Propriedades do leite a sua temperatura média:
b) O coeficiente global de transferência de calor considerando uma área de livre escolha (interna ou externa).
Propriedades do leite a sua temperatura média:
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre transferência de calor em um trocador de calor casco-tubo usado para produzir leite longa vida. O leite entra na máquina a 8°C e sai a 150°C, passando por tubos de aço. Vamos precisar usar conceitos de transferência de calor, propriedades do fluido (no caso, o leite), e aplicar equações para encontrar os coeficientes de transferência de calor interno e global.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é o coeficiente de transferência de calor interno (
). Ele mede quão bem o calor está sendo transferido do interior dos tubos (onde está o leite) para a parede do tubo. Para calcular isso, usamos a equação de Nusselt (
) que relaciona o coeficiente de transferência de calor com propriedades do fluido.
Passo 3
A equação para o coeficiente interno de transferência de calor é:
Onde:
-
é o número de Nusselt, -
é a condutividade térmica do leite, -
é o diâmetro hidráulico dos tubos.
Precisamos encontrar
primeiro.
Passo 4
Para fluxo turbulento dentro dos tubos, o número de Nusselt pode ser estimado pela correlação de Dittus-Boelter:
Onde:
-
é o número de Reynolds, -
é o número de Prandtl, -
para aquecimento.
Passo 5
Vamos calcular
e
:
Dados:
-
-
-
(convertendo polegadas para metros) -
-
-
(convertendo kJ para J)
Passo 6
Calculando
:
Como
, o fluxo é turbulento, válido para a correlação de Dittus-Boelter.
Calculando
:
Passo 7
Agora, aplicando na equação de Nusselt:
Calculando passo a passo:
Então,
Passo 8
Agora, calculamos
:
Resposta
a) O coeficiente de transferência de calor interno (
) é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
Uma linha de vapor circula em uma indústria de produção de suco concentrado. Deseja-se saber a quantidade de calor perdida para o ambiente ao longo da tubulação (por metro de tubo), se vapor saturado a 1 atm circula internamente a um tubo de aço Schedule 40 de
, cuja condutividade térmica é de
, e a temperatura no ambiente externo é de
. Um revestimento de lã de vidro de
é usado para diminuir a perda de calor (
). Além da perda de calor, calcule a temperatura na interface entre a tubulação e a camada de isolante. Suponha que a temperatura na parede interna é igual à do vapor saturado.
Água é usada nas duas correntes que escoam através de um trocador de calor com escoamentos cruzados (não misturados) e um único passe. A água quente entra a
e
, enquanto a água fria entra a
e
. Sendo a efetividade do trocador igual a
, determine a temperaturas de saída da água fria e da água quente, e a área da superfície de transferência de calor. O coeficiente global de transferência de calor é igual a
.
Um trocador de calor casco tubo
passes é usado para aquecer
de leite que está a
, para tanto se utiliza uma corrente de
de água que entra no trocador a
. Calcule a temperatura de saída do leite e a média logarítmica da diferença de temperatura corrigida.
Dados: .
Boa Prova!!!
Dados:
Boa Prova!!!
O coeficiente ou fator de atrito no escoamento turbulento depende de:
(a) ;
(b) v, D, ;
© Q, L, ;
(d) ;
(e) nenhuma das respostas anteriores.
(a)
(b) v, D,
© Q, L,
(d)
(e) nenhuma das respostas anteriores.