Em um trocador de calor duplo tubo 0,15 Kg / s de água ( Cp=4,181 KJ / Kg cdot K ) é aquecida de 40^circ C para 80^circ C. O fluido quente é óleo e o coeficiente global de transferência de calor para o trocador é 250 W / m^2 K. Determine a área de troca de calor, se o óleo entra a 105^circ C e sai a 70^circ C.

Passo 1

Beleza, então a gente tem um trocador de calor de duplo tubo onde a água está sendo aquecida. A água tem uma massa de 0,15 kg/s e sua capacidade térmica específica é . Ela sobe de 40°C para 80°C. O fluido quente é óleo, que entra a 105°C e sai a 70°C. O coeficiente global de transferência de calor é ². A gente precisa descobrir a área de troca de calor desse trocador. Para isso, vamos usar conceitos de transferência de calor como capacidade térmica, diferença de temperatura e a fórmula geral para troca de calor.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor que a água está absorvendo. A fórmula é:
Q = dotm times Cp times De
Onde:
  • Q = 0,15 times 4,181 times 40 = 25,092 , KJ/s ou 25.092 , kW é a massa de água por segundo.
  • é a capacidade térmica específica da água.
  • é a variação de temperatura da água.
Calculando:

Passo 3

Agora, precisamos calcular a diferença m��dia de temperatura (LMTD - Log Mean Temperature Difference). Assumindo que o fluxo é contracorrente, a fórmula do LMTD é:
De
Onde:
  • Deáíóí
  • Deáó
Como a diferença não pode ser negativa, consideramos o valor absoluto:
Calculando o LMTD:

Passo 4

Com o valor do calor Q = U times A times De e o A = QU times De, podemos usar a fórmula de troca de calor para encontrar a área A = 25.092 times 10^3250 times 23,884 approx 25.092 times 10^35.971 approx 4.198 , m² :
Rearranjando para :
Substituindo os valores:
²

Resposta

A área de troca de calor necessária é aproximadamente ².

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