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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 112

Um aquecedor de casco e tubo deve ser selecionado para aquecer a água c p = 4190 J k g K de 20°C a 90°C com vapor escoando no lado do casco. A taxa de transferência de calor do aquecedor é de 600 kW. Se o diâmetro interno dos tubos for de 1 cm e a velocidade da água não exceder 3 m/s, determine quantos tubos precisam ser usados no trocador de calor.

Passo 1

Shoow galeraa !!

Vamos continuando...

Bom, nós queremos o número de tubos necessários para alcançar a taxa de transferência de calor dita no problema, certo?

O número de tubos, n, está intimamente relacionado com a área da seção transversal do trocador de calor:

A c = n π D ² 4

Isolando o número de tubos:

n = 4 A c π D ²

A única coisa que sabemos é:

D = 1   c m = 0,01   m

Passo 2

Ainda não temos a área, certo? Mas de uma coisa sabemos:

m ˙ = ρ V A c

Isolando a área:

A c = m ˙ ρ V

Vamos ver o que sabemos ?

ρ = 1000 k g m ³

V = 3 m s

Ixiii, ainda não temos a vazão mássica, né?

E como faremos para achar?

Podemos usar a fórmula do calor:

Q ˙ = m ˙ c p T s a i - T e n t r a

Já sabemos que:

Q ˙ = 600   k W

c p = 4190 J k g K = 4,190 k J k g K

T s a i = 9 0 ° C

T e n t r a = 20 ° C

Aaaaa, molezinha !!

Se nós temos tudo agora é só substituir:

600   k W = m ˙ 4,190 k J k g K 9 0 ° C - 20 ° C

m ˙ = 2,046 k g s

Achando a área transversal:

A c = 2,046 k g s 1000 k g m ³ 3 m s

A c = 6,82 × 10 - 4   m ²

Passo 3

Aí sim !!

Vamos calcular o número de tubos:

n = 4 6,82 × 10 - 4   m ² π 0,01   m ²

n = 8,68   t u b o s

Ou melhor:

n = 9   t u b o s

Achamos nossa resposta !!

Gostaram ?!

Resposta

9   t u b o s

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