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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 114

O condensador de uma grande termoelétrica deve retirar 125 MW de calor de vapor condensado a 30°C h f g = 2431 k J k g . O resfriamento deve ser por água de resfriamento c p = 4180 J k g K de um rio próximo, que entra nos tubos a 18°C e sai a 26°C. Os tubos do trocador de calor têm um diâmetro interno de 2 cm, e o coeficiente global de transferência de calor é de 3500 W m 2 K . Determine o comprimento total necessários dos tubos no condensador. Que tipo de trocador de calor é adequado para essa tarefa?

Passo 1

Shoow galeraa !!

Vamos continuando...

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

O comprimento, L, está intimamente relacionado com a área da superfície do trocador de calor:

A s = π D L

Isolando o comprimento:

L = A s π D

A única coisa que sabemos é:

D = 2   c m = 0,0 2   m

Passo 2

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

Q ˙ = U A s ∆ T l m

Já sabemos que:

U = 3500 W m 2 K = 3 , 5 k W m 2 K

Q ˙ = 125   M W = 125000   k W

Mas nada sobre ∆ T l m , certo?

Só que isso nós já sabemos como calcular:

∆ T l m = ∆ T 1 - ∆ T 2 ln ⁡ ∆ T 1 ∆ T 2

Se:

∆ T 1 = T q ,   e n t r a - T f ,   s a i

∆ T 2 = T q ,   s a i - T f ,   e n t r a

Lembrando que:

T q ,   e n t r a = T q ,   s a i = 30 ° C

T f ,   e n t r a = 18 ° C

T f ,   s a i = 26 ° C

Então:

∆ T 1 = 30 ° C - 26 ° C = 4 ° C

∆ T 2 = 30 ° C - 18 ° C = 12 ° C

Agora podemos calcular a diferença média logarítima:

∆ T l m = 4 ° C - 12 ° C ln ⁡ 4 ° C 12 ° C

∆ T l m = 7,282 ° C

Com tudo isso nós já conseguimos calcular a área:

125000   k W = 3 , 5 k W m 2 K A s 7,282 ° C

A s = 4904,46   m ²

Passo 3

Aí sim !!

Vamos calcular o comprimento:

L = 4904,46   m ² π 0,0 2   m

L = 78056,905   m

Ou melhor:

L = 78 , 056   k m

Bem legal, né?!

Resposta

78,056   k m

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