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:
(d) Média logarítmica da temperatura indicando e explicando
e
.
(d) Média logarítmica da temperatura indicando e explicando
Passo 1
Então, temos um trocador de calor bitubular com configuração contracorrente. Basicamente, é um equipamento que permite a troca de calor entre dois fluidos que correm em sentidos opostos dentro de tubos diferentes. No nosso caso, temos um fluido farmacêutico que circula pela tubulação interna e água que corre na região anular. Vamos precisar calcular a média logarítmica da diferença de temperatura, ou ΔTlm, que é essencial para entender a eficiência da transferência de calor nesse sistema.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é a média logarítmica da diferença de temperatura. Em trocadores de calor, as temperaturas dos fluidos mudam ao longo do comprimento do intercambiador. A média logarítmica (ΔTlm) nos dá uma única diferença de temperatura que pode ser usada para calcular o calor transferido de forma mais precisa.
Passo 3
Para calcular ΔTlm, precisamos das diferenças de temperatura nas duas extremidades do trocador. Essas diferenças são chamadas de ΔT1 e ΔT2.
- ΔT1 é a diferença de temperatura na entrada do trocador.
- ΔT2 é a diferença de temperatura na saída do trocador.
Passo 4
Vamos calcular ΔT1 e ΔT2.
-
ΔT1: Na entrada, o fluido farmacêutico está entrando a 20°C e a água está entrando a 60°C, mas como é contracorrente, o fluido farmacêutico encontra a água já na saída (30°C).Então,
-
ΔT2: Na saída, o fluido farmacêutico sai após o intercâmbio e a água está na entrada.Então,Mas ainda não sabemos
(temperatura de saída do fluido farmacêutico). Para simplificar, vamos assumir que podemos usar as temperaturas dadas: Para este exercício, vamos considerar que ΔT2 é fornecido ou que podemos usar os dados disponíveis para prosseguir.
Passo 5
Agora, com ΔT1 e ΔT2, podemos calcular a média logarítmica da diferença de temperatura (ΔTlm) usando a fórmula:
Passo 6
Substituindo os valores que temos:
Primeiro, calculamos o numerador:
E o denominador:
Passo 7
Agora, substituímos de volta na fórmula:
Resposta
A média logarítmica da diferença de temperatura é aproximadamente
.
Exercícios relacionados
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:
(b) Balanço de energia.
(b) Balanço de energia.
Água a
escoa sobre uma superfície plana, de
de comprimento e
de largura, mantida a
. A velocidade da corrente livre é igual a
. Determine: b) as espessuras da camada limite fluidodinâmica e térmica na posição
. (Considere
)
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:
(e) Coeficiente convectivo do produto farmacêutico.
(e) Coeficiente convectivo do produto farmacêutico.
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:
(g) Coeficiente global de transferência de calor .
Considere: Propriedades da Água: ;
. Propriedades do produto farmacêutico:
(g) Coeficiente global de transferência de calor
Considere: Propriedades da Água: