Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Incropera - Fundamentos de Transferência de Calor e Massa- Ed: 7º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 54
Um sistema de conversão de energia térmica oceânica está sendo proposto para a geração de energia elétrica. Tal sistema se baseia no ciclo padrão de energia no qual o fluido de serviço é evaporado, passa através de uma turbina e, em sequência, é condensado. O sistema deve ser utilizado em locais muito especiais, nos quais a temperatura da água do oceano na região próxima à superfície é de aproximadamente , enquanto a temperatura em profundidades razoáveis é de aproximadamente . A água mais quente é usada como uma fonte de calor para evaporar o fluido de serviço, enquanto a água mais fria é utilizada como um sumidouro de calor para a condensação do fluido. Considere uma unidade que deve gerar de eletricidade com uma eficiência (produção de energia elétrica em relação ao calor alimentado) de . O evaporador é um trocador de calor com um único casco e muitos tubos fazendo dois passes. Se o fluido de serviço é evaporado na sua temperatura de mudança de fase de , com a água do oceano entrando no trocador a e deixando-o a , qual é a área de troca térmica que o evaporador deve ter? Qual é a vazão de água através do evaporador que deve ser mantida? O coeficiente global de transferência de calor pode ser aproximado por .
Passo 1
Vamos lá! O enunciado é grande, mas não vamos desanimar, pois vamos conseguir matar essa, só precisamos prestar atenção!
A água do oceano entra no trocador de calor e após dar duas voltas no tubo é despejada no mar novamente, para manter a câmara com nosso fluído de serviço a que é sua temperatura de ebulição.
Mas agora vamos ilustrar isso com nosso esqueminha pra facilitar.
Agora precisamos fazer nossas famosas considerações. Hehe (u.u)
Passo 2
Vamos lá! temos que área de transferência de calor, iremos usar os dados da tabela para a água, mas temos antes que calcular o calor necessário alcançarmos a potência solicitada no problema, assim teremos:
Agora vamos calcular nossos parâmetros do trocador de calor para aplicar na formula do método , agora para o mesmo método com e , nós temos:
O calor máximo é dado por:
Da relação da eficiência:
Calculando o último parâmetro, nosso NTU, das equações e temos:
Agora pra matar de vez essa letra, agora calculando a área temos:
É uma área muito grande, para vocês terem noção a área máxima que um campo de futebol pode ter é de , nosso trocador de calor é enorme! Imagina a infraestrutura pra montar isso.
Passo 3
Agora para matar essa só precisamos calcular a taxa de escoamento que entra pelo evaporador:
Isso é tudo pessoal! \o/
