Um trocador de calor bitubular com configuração contracorrente é utilizado para o processamento de um fluido farmacêutico. O produto farmacêutico escoa pela tubulação interna (
) com uma vazão mássica de
, e com uma temperatura de entrada de
. Água escoa na região anular (
) entre os tubos com uma vazão mássica de
e com uma temperatura de entrada de
e temperatura de saída de
. A tubulação encontra-se termicamente isolada e tem um comprimento
. Determine com as respectivas unidades:
© Temperatura faltante.
© Temperatura faltante.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre trocadores de calor contracorrente. A gente tem um fluido farmacêutico passando pelo tubo interno e água na região anular. Precisamos encontrar a temperatura faltante, que nesse caso é a temperatura de saída do fluido farmacêutico. Para isso, vamos usar o princípio da conservação de energia aplicado a sistemas de troca de calor.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os dados que temos:
-
Fluido farmacêutico (interno):
- Diâmetro interno,
- Vazão mássica,
- Temperatura de entrada,
- Temperatura de saída,
(é isso que queremos encontrar)
- Diâmetro interno,
-
Água (anular):
- Diâmetro externo,
- Vazão mássica,
- Temperatura de entrada,
- Temperatura de saída,
- Diâmetro externo,
-
Outros dados:
- Comprimento do trocador,
- Comprimento do trocador,
Passo 3
Vamos usar a conservação de energia, que diz que a energia que o fluido quente perde é igual à energia que o fluido frio ganha. A fórmula básica é:
Onde:
-
é a taxa de transferência de calor da água. -
é a taxa de transferência de calor do fluido farmacêutico.
Passo 4
A taxa de transferência de calor pode ser calculada pela fórmula:
Onde:
-
é a vazão mássica. -
é a capacidade calorífica específica do fluido. -
é a variação de temperatura.
Vamos assumir que a capacidade calorífica específica do fluido farmacêutico é igual à da água,
.
Passo 5
Aplicando a fórmula para a água:
Substituindo os valores:
Passo 6
Agora, igualando
a
:
Substituindo os valores:
Passo 7
Resolvendo para
:
Resposta
A temperatura de saída do fluido farmacêutico é de 23°C.
Exercícios relacionados
óleo de densidade relativa igual a 0,90 escoa por uma canalização de 10 cm de diâmetro. A tensão de cisalhamento na parede da canalização é de
e o perfil de velocidade é dado por (
.
), onde r é a distância radial medida a partir do eixo da canalização. Qual a viscosidade cinemática do óleo?
Um trocador de calor bitubular com comprimento
é usado para processar termicamente um produto farmacêutico escoando com uma vazão mássica de
, com uma temperatura de entrada de
. O tubo interno, com diâmetro
, tem parede delgada e a parte externa do tubo externo (
) encontra-se termicamente isolada. Água escoa na região anular entre os tubos com uma vazão mássica de
e com uma temperatura de entrada de
e temperatura de saída de
. Propriedades da Água:
Propriedades do produto farmacêutico:
;
© Determine o valor do coeficiente global de transferência de calor .
© Determine o valor do coeficiente global de transferência de calor
EXEMPLO 1.10: A temperatura na atmosfera perto da superfície da terra (até uma altura de 10.000m) pode ser aproximada por
. Determine a pressão a uma altura de 5.000 m . Dado:
, em
. FONTE:[
Merle,C.Potter; David C. Wiggert (2004)].
Merle,C.Potter; David C. Wiggert (2004)].
Converter a pressão de 6,452 Psi em metros de coluna de um fluido de densidade relativa igual a 4,46. (Dado: Slug
; uma polegada é igual a
; um pé é igual a 0,305 metros; dr
água
)