Um trocador de calor casco tubo
passes é usado para aquecer
de leite que está a
, para tanto se utiliza uma corrente de
de água que entra no trocador a
. Calcule a temperatura de saída do leite e a média logarítmica da diferença de temperatura corrigida.
Dados:
.
Boa Prova!!!
Dados:
Boa Prova!!!
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a gente tem aqui. Temos um trocador de calor casco-tubo com 1-2 passes que está sendo usado para aquecer 600 kg/h de leite que está a 5°C. Para isso, usamos 1,4 toneladas por hora (ou 1400 kg/h) de água que entra no trocador a 100°C. Nosso objetivo é descobrir qual será a temperatura de saída do leite e também calcular a diferença de temperatura média logarítmica corrigida. Para resolver isso, vamos precisar das propriedades específicas do leite e da água, além do coeficiente global de transferência de calor e da área do trocador.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor que o leite vai ganhar para ser aquecido. A fórmula para isso é:
Onde:
-
é o calor transferido, -
é a massa de leite por hora, -
é o calor específico do leite, -
é a variação de temperatura do leite.
Sabemos que
e
.
Passo 3
Agora, vamos calcular a massa de água que está passando pelo trocador. Já temos
e
. A água está deixando o trocador mais fria, então a variação de temperatura da água (
) será:
Passo 4
A quantidade de calor perdida pela água é igual à quantidade de calor ganha pelo leite, já que estamos em um sistema fechado sem perdas:
Então,
Passo 5
Como não conhecemos as variações de temperatura diretamente, precisamos relacionar as temperaturas de entrada e saída do leite e da água. Vamos chamar a temperatura de saída do leite de
.
Então,
E como
,
Passo 6
Para simplificar, vamos assumir que a água sai a uma temperatura
devido à troca de calor eficiente. Isso nos permite resolver para
:
Onde
é a temperatura de saída do leite.
Passo 7
Vamos resolver essa equação para
:
Expandindo:
Somando
e
em ambos os lados:
Dividindo ambos os lados por 8162:
Passo 8
Agora que temos a temperatura de saída do leite (
), vamos calcular a diferença de temperatura média logarítmica (
). A fórmula para isso é:
Onde:
Passo 9
Substituindo os valores na fórmula:
Calculando o numerador:
Calculando o denominador:
Então,
Resposta
A temperatura de saída do leite é aproximadamente 73,1°C e a diferença de temperatura média logarítmica corrigida é cerca de 44,3°C.
Exercícios relacionados
Em am laticínio pretende-se produzir leite longa vida utilizando-se um trocador de calor casco-tubo, com tubos em aço Schedule 40 de
. O leite entra no trocador a uma velocidade de
, a temperatura de
, e sai, após o tratamento térmico, a
. Neste processo é usado vapor da) O coeficiente de transferência de calor interno.
b) O coeficiente global de transferência de calor considerando uma área de livre escolha (interna ou externa).
Propriedades do leite a sua temperatura média:
b) O coeficiente global de transferência de calor considerando uma área de livre escolha (interna ou externa).
Propriedades do leite a sua temperatura média:
Uma linha de vapor circula em uma indústria de produção de suco concentrado. Deseja-se saber a quantidade de calor perdida para o ambiente ao longo da tubulação (por metro de tubo), se vapor saturado a 1 atm circula internamente a um tubo de aço Schedule 40 de
, cuja condutividade térmica é de
, e a temperatura no ambiente externo é de
. Um revestimento de lã de vidro de
é usado para diminuir a perda de calor (
). Além da perda de calor, calcule a temperatura na interface entre a tubulação e a camada de isolante. Suponha que a temperatura na parede interna é igual à do vapor saturado.
O coeficiente ou fator de atrito no escoamento turbulento depende de:
(a) ;
(b) v, D, ;
© Q, L, ;
(d) ;
(e) nenhuma das respostas anteriores.
(a)
(b) v, D,
© Q, L,
(d)
(e) nenhuma das respostas anteriores.
Calcule o valor de
para que a velocidade média resulte em
.