Trocadores de calor são dispositivos usados para aumentar ou reduzir a temperatura de um fluido através de outro fluido em temperatura adequada. Para garantir um bom desempenho, é importante que as resistências térmicas por convecção e condução do circuito entre o fluido externo e o fluido interno sejam as mais baixas possíveis. Como o coeficiente global de transferência de calor, , é o inverso da soma das resistências, é possível compensar uma resistência térmica alta com outra bem mais baixa? Explique.

Passo 1

Vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Estamos falando sobre trocadores de calor, que são dispositivos usados para aumentar ou diminuir a temperatura de um fluido usando outro fluido com a temperatura adequada. O foco aqui é entender como as resistências térmicas por convecção e condução afetam o desempenho do trocador de calor. Para resolver isso, vamos precisar entender a relação entre o coeficiente global de transferência de calor ( ) e as resistências térmicas envolvidas.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que o coeficiente global de transferência de calor ( ) é uma medida de quão eficientemente o calor é transferido entre os dois fluidos no trocador. Ele está relacionado às resistências térmicas no caminho do calor.
A fórmula que relaciona com as resistências térmicas ( ) é:
onde
Aqui, cada representa uma resistência térmica diferente, como a resistência por convecção no fluido interno, a resistência por condução na parede do trocador, e a resistência por convecção no fluido externo.

Passo 3

Agora, vamos analisar o que acontece quando temos diferentes valores de resistências térmicas. Se uma das resistências ( ) for alta, isso pode limitar a transferência de calor, já que está no denominador da fração que define . Por outro lado, se outra resistência ( ) for muito baixa, ela contribui pouco para o .

Passo 4

Para compensar uma resistência térmica alta com uma muito baixa, precisamos ver como elas se somam. Suponha que seja muito grande e seja muito pequeno. A soma ainda será dominada por , já que é insignificante em comparação.
Isso significa que uma resistência muito baixa não consegue “neutralizar” uma resistência alta. O continuará sendo alto devido a , resultando em um baixo. Portanto, não é possível compensar uma resistência térmica alta apenas com outra muito baixa.

Passo 5

Além disso, tentar ter resistências muito baixas em alguns pontos pode exigir materiais mais caros ou condições operacionais mais rigorosas, o que nem sempre é viável.

Resposta

Não, não é possível compensar uma resistência térmica alta com outra muito baixa. A resistência térmica total é a soma das resistências individuais, e uma alta resistência continuará dominando, mantendo o coeficiente global de transferência de calor baixo.

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Em alguns livros, a lei de Newton é expressa na seguinte forma:
Qual o valor numérico e as unidades de , nos seguintes casos:
b) Deseja-se F (lbf); utiliza-se m (lbm) e a (ft/s²).
O número de potência ( Np ) é um número adimensional utilizado na determinação do consumo de potência em tanques cilíndricos agitados. Sua equação é dada por:
em que P é o consumo de potência, é a densidade do fluido, N é a frequência de rotação do agitador e D é o diâmetro do agitador. Sob regime de agitação turbulenta, o número de potência
para agitador tipo turbina de seis pás planas é constante e igual a 6. Calcule o consumo de potência (em watts) durante a agitação de um fluido de densidade , agitado a frequência de num tanque com agitador tipo turbina de diâmetro . Considere regime de agitação turbulento.
Determinar o valor de
em que:
D é o diâmetro de uma partícula de cascalho retirada durante a perfuração de um poço de petróleo
é a densidade do petróleo
é a densidade do cascalho
g é a aceleração gravitacional é a viscosidade do petróleo [Pa.s].