Responde Aí
Acesse com GoogleAcesse com AppleAcesse com Facebook

Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 107

Óleo em um motor está sendo resfriado pelo ar em um trocador de calor com fluxo cruzado, no qual ambos os fluidos são misturados. O óleo c p q = 2047 J k g . K fluindo a uma taxa de escoamento de 0,026 kg/s entra no trocador de calor a 75°C, enquanto o ar c p f = 1007 J k g . K entra a 30°C com uma vazão de 0,21 kg/s. O coeficiente global de transferência de calor do trocador de calor é de 53 W m 2 K e a área total da superfície é de 1   m ² . Determine (a) a efetividade da transferência de calor e (b) a temperatura de saída do óleo.

Passo 1

Boora continuar galerinhaa !!

Para achar a efetividade da transferência de calor nós vamos usar a seguinte relação para este tipo de trocador, ok?

Vamos ver qual?

ε = 1 - e N T U 0,22 C e - C . N T U 0,78 - 1

Precisamos achar o C e o NTU, certo?

Vamos começar pelo C!!

Lembrando que:

C = m ˙ c p

Para saber qual é o mínimo nós vamos calcular para o ar e para o óleo:

C q = m o ˙ c p , o

C f = m a r ˙ c p , a r

Sabendo que:

m o ˙ = 0,026 k g s  

c p , o = 2047 J k g . K

m a r ˙ = 0,21 k g s

c p , a r = 1007 J k g . K

Então:

C q = 0,026 k g s 2047 J k g . K = 53222 J s . K = 53,222   W K

C f = 0,21 k g s 1007 J k g . K = 211,47 J s . K = 211,47   W K

Sendo assim:

C m i n = C q = 53,222   W K

C m a x = C f = 211,472   W K

Se:

C = C m i n C m a x

Então:

C = 53,222   W K 211,472   W K = 0,25166

Passo 2

Para conseguir calcular a eficácia nós só precisamos do NTU!

Se ele é dado pela fórmula:

N T U = U A s C m i n

E já sabemos que:

U = 53 W m 2 K

A s = 1   m ²

C m i n = 53,222   W K

Então:

N T U = 53 W m 2 K 1   m ² 53,222   W K = 0,9958

Com isso já podemos calcular a efetividade, certo?

ε = 1 - e 0,9958 0,22 C e - C . N T 0,78 - 1

ε = 0,5855

Já achamos a resposta para a letra (a)!!

Passo 3

Para a letra (b) vamos precisar da temperatura de saída do óleo!!

Mas antes disso vamos calcular a taxa real de transferência de calor:

Q ˙ = ε Q m a x ˙

Vamos começar calculando o valor máximo de transferência de calor:

Q m a x ˙ = C m i n T q ,   e n t r a - T f ,   e n t r a

Se:

T q ,   e n t r a = 75 ° C

T f ,   e n t r a = 30 ° C

C m i n = 53,222   W K

Então:

Q m a x ˙ = 53,222   W K 75 ° C - 30 ° C

Q m a x ˙ = 2394,9   W

Agora colocando na equação:

Q ˙ = 0,5855 2394,9   W

Q ˙ = 1402,21   W

Passo 4

Para achar a temperatura de saída do fluido quente:

Q ˙ = C q T q ,   e n t r a - T q , s a i

Substituindo:

1402,21   W = 53,222   W K 75 ° C - T q , s a i

T q , s a i = 48,65   ° C

Então:

T ó l e o ,     s a í d a = 48,65   ° C

Gostaram dessa ?!

Resposta

  1. ε = 0,5855 ;
  2. T ó l e o ,     s a í d a = 48,65   ° C   .
Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Vapor deve ser condensado no lado do casco de um condensador com 2 passes no casco e 8 passes no tubo, com 20 tubos em cada passe.A água de resfriamento entra nos tubos a uma taxa de 2k g / s .Se a ár
A água fria ( c p = 4,18k J / k g · K ) entra em um trocador de calor de contracorrente a 10 ℃ ℃, a uma taxa de 0,35k g / s , onde é aquecida por ar quente ( c p = 1,0k J / k g · K ) que entra no troc
A água fria ( c p = 4,18k J / k g · K ) entra em um trocador de calor contracorrente a 18 ℃ ℃ a uma taxa de 0,7k g / s , onde é aquecida por ar quente ( c p = 1,0k J / k g · K ) que entra no trocador
Água ( c p = 4180J / k g · K ) deve ser aquecida com ar quente ( c p = 1010J / k g · K ) aquecido por energia solar em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente.O ar entra no trocador de ca
Em um trocador de calor água-água de escoamento paralelo, a água quente entra a 75 ℃ ℃ a uma taxa de 1,2k g / s , e a água fria entra a 20 ℃ ℃ a uma taxa de 0,9k g / s .O coeficiente global de transfe