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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 20

Considere um trocador de calor bitubular com uma área de 50 m2 operando nas seguintes condições:

  1. Determine a temperatura de saída do fluido quente.
  2. O trocador está operando com escoamento paralelo ou contracorrente, ou você não pode dizer com base nas informações fornecidas?
  3. Calcule o coeficiente global de transferência de calor.
  4. Calcule a efetividade desse trocador.
  5. Qual seria a efetividade desse trocador se o seu comprimento se tornasse muito grande?

Passo 1

Fala aí! Nosso enunciado pediu algumas coisas pra gente responder, né?

Vamos começar pela letra a, precisamos achar a temperatura de saída do fluido… Para isso temos que usar essa relação aqui, olha só:

q = C c   .   T c ,   o - T c ,   i = C h   .   T h ,   i - T h ,   o

3000   .   54 - 30 = 6000   .   60 - T h ,   o

T h ,   o = 48 ° C

Show! Partiu letra b!

Passo 2

A letra b, quer saber se podemos dizer como o trocador está funcionando, baseado nos nossos dados… Se a gente analisar nossa temperatura vemos que:

T h ,   o < T c ,   o

E isso nos indica que o trocador está operando contracorrente!

Passo 3

Já a letra c, pede pra gente o coeficiente global de transferência de calor… Vamos usar essa relação aqui, se liga:

q = C c   .   T c ,   o - T c ,   i = U   .   A   .   Δ T l m

U = C c   .   T c ,   o - T c ,   i A   .   Δ T l m

Precisamos desse Δ T l m , vamos calculá=lo então:

Δ T l m = Δ T 1 - Δ T 2 l n Δ T 1 Δ T 2

Δ T l m = ( 60 - 54 ) - ( 48 - 30 ) l n ( 60 - 54 ) ( 48 - 30 )

Δ T l m = 10,9 ° C

Vamos ficar então:

U = 3000   .   54 - 30 50   .   10,9

U = 132   W / m ² . K

Passo 4

Agora vamos resolver a letra d! Que pede pra gente a efusividade, lembrando que C c = C m i n :

ε = q q m a x

ε = C c   .   T c ,   o - T c ,   i C m i n   .   T h ,   i - T c ,   i

ε = 54 - 30 60 - 30

ε = 0,8

Show de bola!

Passo 5

Agora para fechar, vamos responder a letra e, que pede pra gente a efetividade se esse trocador fosse muito longo… Bom, tendo um trocado muito longo o que vai acontecer é que:

q → q m a x

E como nossa efetividade é dada por:

ε = q q m a x

Ela seria:

ε = 1

Uhull! Arrasamos!

Resposta

  1. T h ,   o = 48 ° C

  2. Passo 2

  3. U = 132   W / m ² . K

  4. ε = 0,8

  5. ε = 1
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