Ar quente para uma operação de secagem em grande escala deve ser produzido pela passagem do ar sobre uma matriz de tubos (não misturado), enquanto produtos de combustão escoam pelo interior dos tubos. A área do trocador de calor de escoamento cruzado é de A = 25m 2 , e, para as condições de operação propostas, o fabricante especifica um coeficienteglobal de transferência de calor U = 35W / ( m 2 · K ) . Pode ser considerado que tanto o ar quanto os gases de combustão têm um calor específico c p = 1040J /( k g · K ) . Considere condições nas quais os gases de combustão, escoando a uma vazão de 1k g / s , entram no trocador de calor a 800K , enquanto o ar a uma vazão de 5k g / s tem uma temperatura de entrada de 300K .a) Quais são as temperaturas de saída do ar e dos gases de combustão?b) Após uma operação por um longo período, espera-se que a deposição sobre a superfície interna dos tubos cause uma resistência de depósitos igual a R d ' ' = 0,004m 2 · K / W . A operação deve ser interrompida com o objetivo de proceder à limpeza dos tubos?

a )T q , s a i = 515K T f , s a i = 357K b )U D = 30,7W / m 2 ⋅ K

Enunciado

Começamos o problema calculando a capacidade térmica do fluído quente:

Dados:

Temos:

Agora, calculamos a capacidade térmica do fluído frio:

Dados:

Temos:

Desse modo, temos que:

Calculando a razão entre as capacidades térmicas:

Calculando o número de unidades de transferência :

Dados:

;

Temos:

Pela Figura 11.14 com e obtemos:

Calculando a taxa de transferência máxima de calor:

Dados:

;

Temos:

Letra a)

Calculando a temperatura de saída dos gases de combustão:

Substituindo os dados:

Calculando a temperatura de saída do ar:

Substituindo os dados:

Letra b)

Calculando o coeficiente de transferência de calor geral com a deposição:

Com:

Temos:

Isso representa uma redução de aproximadamente no desempenho, o que apresenta uma justificativa para a limpeza dos tubos.