Em um trocador de calor multitubular (TC-1.2), água (
) com coeficiente de convecção
passa pelo casco em passe único, enquanto que óleo (
) com coeficiente de convecção 114
dá dois passes pelos tubos. A água flui a
e é aquecida de
para
por óleo que entra a
e deixa o trocador a
. Considerando fator fuligem de 0,001 para a água e de 0,003 para o óleo, pede-se
a) A vazão mássica de óleo.
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:
Onde:
-
é a vazão mássica da água -
é a capacidade térmica da água -
é a variação de temperatura da água
Vamos por partes:
-
Vazão mássica da água: 23 kg/min. Pra facilitar, convertemos para kg/s:
-
Capacidade térmica da água:
-
Variação de temperatura da água: de 13°C para 35°C, então:
Agora, calculamos
:
Passo 3
Agora, sabemos que a quantidade de calor que a água ganhou (
) 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 (
):
Onde:
Substituindo os valores:
Passo 4
Agora, vamos converter a vazão mássica do óleo de kg/s para kg/min para facilitar a interpretação:
Resposta
A vazão mássica de óleo é aproximadamente 32,8 kg/min.
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