Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 84
O radiador de um automóvel é trocador de calor de escoamento cruzado que utiliza ar para resfriar o fluido refrigerante do motor . O ventilador do motor movimenta ar a através desse radiador a uma taxa de , enquanto a bomba de resfriamento do motor circula o refrigerante a uma taxa de . O refrigerante entra neste radiador a . Sob essas condições, a efetividade do radiador é . Determine a temperatura de saída do ar e a taxa de transferência de calor entre os dois fluidos.
Passo 1
Coeficiente global de transferência de calor:
Vazão mássica do ar:
Vazão mássica do refrigerante:
Temperatura de entrada do ar:
Temperatura de entrada do refrigerante:
Calor específico do ar:
Calor específico do refrigerante:
Efetividade do radiador:
Premissas:
1) Existem condições operacionais estáveis.
2) O trocador de calor é bem isolado, de modo que a perda de calor para o ambiente é insignificante e, portanto, a transferência de calor do fluido quente é igual à transferência de calor para o fluido frio.
3) Alterações nas energias cinética e potencial das correntes de fluido são desprezíveis.
4) As propriedades do fluido são constantes.
Passo 2
a) Fala galera!!
Para resolver essa questão, temos que calcular as taxas de capacidade térmica dos fluidos quente e frio. Para o fluido quente, temos:
Para o fluido frio, temos:
Portanto, a menor das duas taxas de capacidade térmica é:
Passo 3
Observando que a taxa de capacidade térmica do ar é menor, a temperatura de saída do ar é determinada a partir da relação de efetividade.
Onde, é a taxa máxima de transferência de calor é calculada da seguinte maneira:
e é a taxa real de transferência de calor e pode ser calculada da seguinte maneira:
Assim temos:
Substituindo os termos da equação acima pelos dados obtidos, temos:
Portanto, a temperatura de saída do ar (fluido frio) é .
Passo 4
b) Agora, vamos calcular a taxa de transferência de calor entre os dois fluidos. Para isso podemos usar a equação para a taxa real de transferência de calor usado na letra (a). Assim temos:
Substituindo os termos da equação acima pelos dados obtidos, temos:
Portanto, a quantidade de calor transferida entre os dois fluidos é .
Resposta
a)
b)