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:
(b) a carga térmica do trocador;

Passo 1

Beleza, vamos resolver essa questão sobre a carga térmica de um trocador de calor. O enunciado nos fala sobre um suco de laranja com concentração de Brix que está sendo resfriado usando água. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de calor específico, fluxo de massa e transferência de calor em trocadores de calor. Basicamente, vamos calcular quanto calor está sendo retirado do suco para resfriá-lo.

Passo 2

Primeiro, vamos identificar as informações que temos:
  • Vazão volumétrica do suco ( ): 1,2 m³/h
  • Vazão volumétrica da água ( ): 2,5 m³/h
  • Temperatura de entrada do suco ( ): 65°C
  • Temperatura de saída do suco ( ): 18°C
  • Temperatura de entrada da água ( ): 0,5°C
Vamos precisar converter as vazões volumétricas para massa. Para isso, vamos assumir que tanto o suco quanto a água têm densidade próxima a 1000 kg/m³ (como a água).

Passo 3

Convertendo as vazões volumétricas para massa:

Passo 4

Agora, vamos lembrar que a carga térmica ( ) pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
  • é a vazão de massa
  • é o calor específico (para água, )
  • é a variação de temperatura
Vamos calcular a carga térmica usando o suco.

Passo 5

Calculando a variação de temperatura do suco:
Agora, aplicando na fórmula:

Passo 6

Realizando a multiplicação:
Para facilitar, podemos converter para kW (já que 1 kW = 3600 kJ/h):

Resposta

A carga térmica do trocador é aproximadamente 65,5 kW.

Exercícios relacionados

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;
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.
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 eficiência térmica;
O número de Bond é definido como a razào entre a foŗ̧a gravitacional e a força de tensao superficas
ande é a aceleraçato gravitacional, é a densidade do meio líquido, é a densidade do meio gasoso, é o comprimento característico e , é a tensão superficial (força por unidade de comprimento). Usando anailise dimensional. mostre que o número de Bond é de fato adimensional.