50 - Um trocador de calor de casco e tubo com 2 passes no casco e 12 passes no tubo é utilizado para aquecer água c p = 4180 J k g ⋅ K com etilenoglicol c p = 2680 J k g ⋅ K .A água entra no tubo a 22° C , a uma taxa de 0,8k g / s , e o deixa a 70° C .O etilenoglicol entra no casco a 110° C e sai a 60° C .Considerando que o coeficiente global de transferência de calor baseado no lado do tubo é 280 W m 2 ⋅ , determine a taxa de transferência de calor e a área da superfície de transferência de calor no lado do tubo.

A taxa de transferência é Q ˙ = 160,512k W .A área total da superfície no lado do tubo é 15,64m 2 .

Enunciado

Vamos calcular a taxa de transferência de calor usando a seguinte equação:

Onde:

é a vazão mássica.

é o calor específico da água.

Substituindo pelos valores fornecidos, temos:

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

Agora precisamos calcular os termos P e R para determinar o fator de correção:

Aqui, as temperaturas de entrada e saída do etilenoglicol são e , respectivamente, e são as temperaturas de entrada e saída da água.

Na figura 11-9 “Gráficos do fator de correção F para trocadores de calor”.

Fator de correção

Encontre a área da superfície de transferência de calor usando a seguinte equação:

Portanto, a área total da superfície no lado do tubo é .

A taxa de transferência é .

A área total da superfície no lado do tubo é .