Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 73
Ao analisar ciclos termodinâmicos envolvendo trocadores de calor, é útil expressar a taxa de transferência de calor em termos de uma resistência térmica global e das temperaturas de entrada dos fluidos quente e frio,
A taxa de transferência de calor também pode ser representada em termos de equações de taxas,
a) Deduza uma relação para para um trocador de calor com escoamento em paralelo em termos de um único parâmetro adimensional , que não envolve nenhuma temperatura dos fluidos, mas apenas , , , (ou ,).
b) Calcule e represente graficamente para valores de . Que conclusões podem ser tiradas a partir do gráfico?
Passo 1
Letra a)
A taxa de transferência de calor em termos de resistência térmica geral e das temperaturas de entrada de fluidos quentes e frios é expressa por:
Temos que a eficácia do trocador de calor é dada por:
Rearranjando:
Substituindo na equação anterior:
Passo 2
O número de unidades de transferência é dado por:
Isolando :
Substituindo na equação do Passo 1:
Passo 3
A taxa de transferência de calor também pode ser expressa como:
Assim:
Passo 4
A relação pode ser dada como:
A eficácia de um trocador de calor de fluxo paralelo é expressa como:
Substituindo na relação :
Sendo:
Um parâmetro adimensional que não envolva nenhuma temperatura do fluido, podemos expressar a relação como:
Passo 5
Letra b)
Calculando para valores de :
Representando graficamente:
