48 - Um trocador de calor de tubo duplo de parede fina em contracorrente deve ser usado para resfriar o óleo c p = 2200 J k g ⋅ K de 150° C a 50° C a uma taxa de 2,5k g / s pela água c p = 4180 J k g ⋅ K que entra a 22° C a uma taxa de 1,5k g / s .O diâmetro do tubo é de 2,5c m , e seu comprimento é de 6m .Determine o coeficiente global de transferência de calor desse trocador de calor.

Enunciado

Vamos calcular a taxa de transferência de calor do óleo quente é:

Onde:

é a vazão mássica.

é o calor específico do óleo.

Substituindo pelos valores fornecidos, temos:

A quantidade de transferência de calor do óleo quente é igual ao calor ganho pela água fria

Portanto, a temperatura de saída da água é expressa como:

A área total da superfície do tubo é calculada usando a expressão:

O coeficiente global de transferência de calor pode ser expresso como:

Como é um trocador de calor de contracorrente, a diferença de temperatura entre o óleo 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:

Substituindo os valores conhecidos, o coeficiente geral de transferência de calor torna-se: