Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 62
Água fria conduzida para uma ducha entra em um trocador de calor de tubo duplo de parede fina em contracorrente a 15 °C, a uma taxa de 1,25 kg/s, sendo aquecida a 60 °C com água quente que entra a 100 °C a uma taxa de 4 kg/s. Considerando que o coeficiente global de transferência de calor é , determine a taxa de transferência de calor e a superfície de transferência de calor do trocador de calor.
Passo 1
Nosso objetivo é obter tanto a taxa de transferência de calor quanto a área de superfície do trocador de calor.
Para determinarmos a área do nosso trocador, basta lembrarmos de seguinte relação:
Mas calma, para utilizarmos esta relação acima nos precisamos também da taxa de transferência de calor. E este parâmetro é algo que também queremos determinar!
Para determina-lo, vamos calcular o calor absorvido pela água fria. Portanto,
Passo 2
Agora, podemos focar no cálculo da área de superfície. Mas antes, precisamos determinar a diferença de temperatura logarítmica.
Como não temos a temperatura de saída da água quente, precisamos começar calculando-a. Portanto,
Finalizando com o cálculo da diferença logarítmica, temos:
Passo 3
Portanto, substituindo na relação da área de superfície, temos:
E assim finalizamos a nossa questão.
Resposta
A taxa de transferência de calor foi 235 kW. Já a área de superfície é .