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;
© a eficiência térmica;
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um problema envolvendo um trocador de calor onde o suco de laranja está sendo resfriado por água. A matéria que vamos usar aqui é Transferência de Calor, especificamente o funcionamento de trocadores de calor de casco e tubos. Para resolver, vamos precisar conhecer as fórmulas de transferência de calor, capacidade térmica e eficiência térmica.
Passo 2
Primeiro, precisamos identificar as temperaturas de entrada e saída tanto do suco quanto da água. As temperaturas fornecidas são:
- Suco entra a
e sai a . - Água entra a
e, como é um “atravessado uma vez”, assumimos que sai a (que vamos precisar determinar).
Passo 3
Vamos calcular a taxa de transferência de calor (
) usando a mudança de temperatura do suco. A fórmula é:
Onde:
-
é a vazão mássica -
é o calor específico -
Mas como temos a vazão volumétrica (
) e não a mássica, precisamos converter:
Assumindo que a densidade (
) do suco é aproximadamente
e o calor específico (
) é
:
Convertendo para segundos:
Agora, calculando
:
Passo 4
A eficiência térmica (
) do trocador de calor é a razão entre a transferência de calor real (
) e a transferência de calor máxima possível (
). Para encontrar
, usamos:
Primeiro, identificamos qual é a menor vazão mássica. Aqui, a água tem uma vazão volumétrica de
:
Como
,
.
Assumindo o mesmo
para a água:
Agora, calculamos a eficiência térmica:
Resposta
A eficiência térmica do trocador de calor é de aproximadamente 73%.
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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:
(b) a carga térmica do trocador;
(b) a carga térmica do trocador;
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;
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.
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:
(d) o coeficiente global de troca térmica limpo.
(d) o coeficiente global de troca térmica limpo.