44 - Um trocador de calor de escoamento paralelo de tubo duplo deve aquecer a água c p = 4,18 J k g ⋅ K de 25° C a 60° C a uma taxa de 0,2k g / s .O aquecimento deve ser realizado com água geotérmica c p = 4,310 J k g ⋅ K disponível a 140° C com vazão mássica de 0,3k g / s .O tubo interno é de parede fina e tem um diâmetro de 0,8c m .Considerando que o coeficiente global de transferência de calor do trocador de calor é 550 W m 2 ⋅ K , determine o comprimento do tubo necessário para obter o aquecimento desejado.

Portanto, o comprimento do tubo é 25,54m .

Enunciado

Vamos calcular a taxa de transferência de calor:

Onde:

é a vazão mássica.

é o calor específico da água.

Substituindo pelos valores fornecidos, temos:

Portanto, a taxa de transferência de calor é .

Vamos calcular a temperatura de saída da água geotérmica usando a seguinte relação:

Onde:

é a vazão mássica.

é o calor específico da água geotérmica.

Substituindo pelos valores fornecidos, temos:

Como é um trocador de calor de escoamento paralelo, a diferença de temperatura entre a água geotérmica e a água nas duas extremidades é dada por:

A diferença de temperatura média adequada entre os dois fluidos é a diferença de temperatura média logarítmica que é determinada a partir de:

Determine a área de transferência de calor por meio da seguinte equação:

Portanto, a área de transferência de calor é .

Dessa forma, temos que o comprimento do tubo necessário para obter o aquecimento desejado é obtido usando a seguinte relação.

Portanto, o comprimento do tubo é .

Portanto, o comprimento do tubo é .