Em um trocador de calor multitubular (TC-1.2), água ( Cp=4,188 KJ / Kg K ) com coeficiente de convecção 73,8 W / m^2 K passa pelo casco em passe único, enquanto que óleo ( Cp=1,897 KJ / Kg K ) com coeficiente de convecção 114 W / m^2 K dá dois passes pelos tubos. A água flui a 23 Kg / min e é aquecida de 13^circ C para 35^circ C por óleo que entra a 94^circ C e deixa o trocador a 60^circ C. Considerando fator fuligem de 0,001 para a água e de 0,003 para o óleo, pede-se
a) A vazão mássica de óleo.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem aqui um exercício sobre trocador de calor multitubular. O foco é calcular a vazão mássica de óleo que está passando pelo trocador. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre balanço de energia em sistemas de troca de calor. Ou seja, a quantidade de calor que a água ganha deve ser igual à quantidade que o óleo perde.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor que a água está recebendo. A fórmula para isso é:
Q = dotmágua times Cp,água times Deááá
Onde:
  • dotmágua = 2360 approx 0,383 , kg/s á é a vazão mássica da água
  • Deá é a capacidade térmica da água
  • Q = 0,383 times 4188 times 22 approx 35.270 , W á é a variação de temperatura da água
Vamos por partes:
  • Vazão mássica da água: 23 kg/min. Pra facilitar, convertemos para kg/s:
    á
  • Capacidade térmica da água: á
  • Variação de temperatura da água: de 13°C para 35°C, então:
    á
Agora, calculamos :

Passo 3

Agora, sabemos que a quantidade de calor que a água ganhou ( dotmó<=o = QCp,ó<=o times De) deve ser igual à quantidade de calor que o óleo perdeu. Então, podemos usar a mesma fórmula para o óleo, rearranjando para encontrar a vazão mássica do óleo ( dotmó<=o = 35.2701897 times 34 approx 35.27064.498 approx 0,546 , kg/s ó):
óóó
Onde:
  • ó
  • ó
Substituindo os valores:
ó

Passo 4

Agora, vamos converter a vazão mássica do óleo de kg/s para kg/min para facilitar a interpretação:
dotmó<=o = 0,546 times 60 approx 32,76 , kg/min ó

Resposta

A vazão mássica de óleo é aproximadamente 32,8 kg/min.

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