O óleo de girassol deve ser continuamente aquecido em um trocador de calor de casco e tubo concorrente usando água quente a
como fluido de serviço no ânulo (vazão
). O diâmetro externo do tubo onde escoa o óleo é
in e a espessura da parede é de
. A vazão de óleo é de
.
, a sua temperatura de entrada é de
e a sua temperatura de saída deve ser de
. Adote como coeficiente global de troca térmica
(trocador limpo) e como fatores de incrustação
para o óleo e
para a água quente. Qual é o aumento percentual no comprimento do trocador de calor por causa da introdução dos fatores de incrustação no projeto?
Dados:
cp médio óleo de girassol a
Dados:
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício que envolve um trocador de calor, especificamente um trocador de casco e tubo em fluxo concorrente. A gente precisa descobrir quanto o comprimento desse trocador aumenta por causa das incrustações (sujidades) que aparecem durante o funcionamento. Para resolver isso, vamos usar conceitos de transferência de calor e entender como os fatores de incrustação afetam a eficiência do trocador. Vamos precisar das informações fornecidas sobre temperaturas, vazões, coeficiente global de transferência de calor e os fatores de incrustação tanto para o óleo quanto para a água.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que acontece em um trocador de calor. Ele serve para transferir calor de um fluido para outro sem que eles se misturem. No nosso caso, a água quente está aquecendo o óleo. A eficiência dessa transferência depende de vários fatores, incluindo o coeficiente global de transferência de calor
, a área de transferência de calor
, e as temperaturas dos fluidos.
Passo 3
Quando há incrustações nos tubos do trocador, isso cria uma resistência adicional à transferência de calor. A gente tem dois fatores de incrustação fornecidos:
- Para o óleo:
- Para a água quente:
A resistência total das incrustações é a soma dessas duas:
Passo 4
Com a resistência total das incrustações, podemos calcular o novo coeficiente global de transferência de calor
. A relação entre o coeficiente original
e o novo coeficiente com incrustações é dada por:
Substituindo os valores:
Vamos calcular:
Então,
Passo 5
Agora, para manter a mesma transferência de calor
, se o coeficiente global de transferência de calor diminui, a gente precisa aumentar a área de transferência de calor
. A relação entre as áreas é inversamente proporcional aos coeficientes:
O aumento percentual no comprimento do trocador (e, portanto, na área) é dado por:
Substituindo os valores:
Resposta
O comprimento do trocador de calor aumenta aproximadamente 49,6% devido à introdução dos fatores de incrustação no projeto.
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Suco de laranja com concentração de
Brix é resfriado em um trocador de calor de casco e tubos com área de troca de
. O casco é atravessado uma vez com água de resfriamento que entra a
e o suco percorre o lado dos tubos fazendo quatro passes. As vazões volumétricas de suco e de água são 1,2
e
, respectivamente. Sensores de temperatura nos dutos de entrada e de saída forneceram os seguintes valores médios:
e
. Determine:
(a) a temperatura de saída da água;
(a) a temperatura de saída da água;
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) de 100 mm de aresta é mantido submerso no interior de um tanque com água por meio de um cabo. Considerando-se a aceleração da gravidade como
, a fora exercida pelo cabo sobre o cubo em N é:
a) 0
b) 2,5
c) 5,0
d) 7,5
e) 10,0
a) 0
b) 2,5
c) 5,0
d) 7,5
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Um trocador de calor a placas deve resfriar solução de sacarose
a uma temperatura de
usando água gelada. As temperaturas de alimentação são
(solução de sacarose) e
(água). As vazões são 1,20
para a solução e a água, respectivamente. O trocador que será utilizado tem 23 placas térmicas ( 24 canais de escoamento) com arranjo de passes
e entradas em lados opostos do pacote de placas, na posição
superior, sendo o escoamento contracorrente. As principais dimensões e características da placa são:
,
.
As propriedades físicas médias da solução de sacarose Brix são:
.
As propriedades físicas médias da água são:
Determine:
b) os coeficientes globais de troca térmica limpo e sujo do trocador.
Adote fatores de incrustração e
para a solução e a água, respectivamente.
superior, sendo o escoamento contracorrente. As principais dimensões e características da placa são:
As propriedades físicas médias da solução de sacarose
As propriedades físicas médias da água são:
Determine:
b) os coeficientes globais de troca térmica limpo e sujo do trocador.
Adote fatores de incrustração
Um trocador de calor a placas deve resfriar solução de sacarose
a uma temperatura de
usando água gelada. As temperaturas de alimentação são
(solução de sacarose) e
(água). As vazões são 1,20
para a solução e a água, respectivamente. O trocador que será utilizado tem 23 placas térmicas ( 24 canais de escoamento) com arranjo de passes
e entradas em lados opostos do pacote de placas, na posição
superior, sendo o escoamento contracorrente. As principais dimensões e características da placa são:
,
.
As propriedades físicas médias da solução de sacarose Brix são:
.
As propriedades físicas médias da água são:
Determine:
a) os coeficientes convectivos de cada fluido;
superior, sendo o escoamento contracorrente. As principais dimensões e características da placa são:
As propriedades físicas médias da solução de sacarose
As propriedades físicas médias da água são:
Determine:
a) os coeficientes convectivos de cada fluido;