47 - Um trocador de calor de escoamento paralelo de tubo duplo é usado para aquecer a água fria da torneira com água quente. A água quente c p = 4,25 k J k g ⋅ K entra no tubo a 85   ° C a uma taxa de 1,4   k g / s e sai a 50   ° C . O trocador de calor não é bem isolado e estima-se que 3% do calor liberado pelo fluido quente seja perdido no trocador de calor. Considerando que o coeficiente global de transferência de calor e a área de superfície do trocador de calor forem 1150 W m 2 ⋅ K   e 4   m 2 , respectivamente, determine a taxa de transferência de calor para a água fria e a diferença de temperatura média logarítmica para esse trocador de calor.

Passo 1

Determine a taxa de transferência de calor da água quente por meio da seguinte equação:

Q ˙ = m ˙ c p ( T s a í d - T e n t r a d )

= 1,4 k g s × 4,25 k J k g ⋅ ℃ × 85 - 50 ℃

Q ˙ = 208,3   k W

A taxa de transferência de calor neste radiador da água quente para a água fria é determinada pelo balanço energético.

Como o trocador de calor não é bem isolado, 3% do calor liberado pelo fluido quente é perdido no trocador de calor, então a taxa de ganho de calor pela água fria é reduzida.

Q ˙ H 2 O , f r i a = 1 - 0,03 Q ˙ H 2 O , q u e n t e

= 1 - 0,03 208,3

Q ˙ H 2 O , f r i a = 202,051   k W

Passo 2

A diferença de temperatura média do log para este trocador de calor é:

Q ˙ = A s U ∆ T l m

∆ T l m = Q ˙ A s U

= 202,051 × 10 3   W 1150   W m 2 ⋅ ℃ × 4   m 2

∆ T l m = 43,924   ℃

Resposta

Q ˙ H 2 O , f r i a = 202,051   k W

∆ T l m = 43,924   ℃

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados