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. 132

Um trocador de calor de casco e tubo com 2 passes no casco e 4 passes no tubo é usado para resfriar o óleo c p = 2,0 k J k g K de 125°C a 55°C. O fluido de resfriamento é a água, que entra no lado do casco a 25°C e sai a 46°C. O coeficiente global de transferência de calor é de 900 W m 2 K . Para uma vazão de óleo de 10 k g s , calcule a vazão da água de resfriamento e a área de transferência de calor.

Passo 1

Bora continuaaar ...

Primeira coisa que precisamos fazer é achar a transfrencia de calor, ok?

Mas como?

Fácil!! Podemos usar a fórmula:

Q ˙ = m a g u a ˙ c p , a T f ,   s a i - T f ,   e n t r a

Isolando a vazão da água:

m a g u a ˙ = Q ˙ c p , a T f ,   s a i - T f ,   e n t r a

E o que sabemos?

T f ,   e n t r a = 25 ° C

T f ,   s a i = 46 ° C

c p = 4 , 18 k J k g K

Apesar de termos muitos dados ainda não temos o calor, então vamos ter que acha-lo!

E para isso basta nós usarmos a equação acima, só que para o óleo:

Q ˙ = m o l e o ˙ c p , o T q ,   e n t r a - T q ,   s a i

Sabendo que:

m o l e o ˙ = 10 k g s

c p , o = 2,0 k J k g K

T q ,   e n t r a = 125 ° C

T q ,   s a i = 55 ° C

Substituindo:

Q ˙ = 10 k g s 2,0 k J k g K 125 ° C - 5 5 ° C

Q ˙ = 1400   k W

Com o calor nós podemos achar a vazão mássica da água:

m a g u a ˙ = 1400   k W 4,18 k J k g K 46 ° C - 25 ° C

m a g u a ˙ = 15,94 k g s

É isso aí galera, achamos a primeira resposta !!

Bora pra segunda?

Passo 2

Para calcular a área nós vamos usar uma fórmula que já conhecemos:

Q ˙ = U A s ∆ T l m

Isolando a área:

A s = Q ˙ U ∆ T l m

Já sabemos que:

Q ˙ = 1400   k W

U = 900 W m 2 K

Mas nada sobre a diferença média logarítima, então bora calcular?

∆ T l m = ∆ T 1 - ∆ T 2 ln ⁡ ∆ T 1 ∆ T 2

Para o fluxo paralelo:

∆ T 1 = T q ,   e n t r a - T f ,   s a i

∆ T 2 = T q ,   s a i - T f ,   e n t r a

Lembrando que:

T q ,   e n t r a = 125 ° C

T q ,   s a i = 55 ° C

T f ,   e n t r a = 25 ° C

T f ,   s a i = 46 ° C

Então:

∆ T 1 = 125 ° C - 46 ° C = 79 ° C

∆ T 2 = 55 ° C - 25 ° C = 30 ° C

Agora podemos calcular a diferença média logarítima:

∆ T l m = 79 ° C - 30 ° C ln ⁡ 79 ° C 30 ° C

∆ T l m = 50,61 ° C

Colocando na equação do coeficiente que acabamos de achar:

A s = 1400 000   W 900 W m 2 K 50,61 ° C

A s = 30,738   m ²

Então, achamos a área da superfície e a vazão mássica da água!!

Gostaram?!

Resposta

m a g u a ˙ = 15,94 k g s         |         A s = 30,738   m ²  

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Considere um trocador de calor de tubo duplo para água-água cujo arranjo dos escoamentos não é conhecido. As medições de temperatura indicam que a água fria entra a 20 °C e o deixa a 50 °C, enquanto a
Água fria ( c p = 4180J / k g ⋅ K ) conduzida para uma ducha entra em um trocador de calor de tubo duplo de parede fina em contracorrente a 15 °C, a uma taxa de 1,25 kg/s, sendo aquecida a 60 °C com á
Um trocador de calor contém 400 tubos com diâmetro interno de 23 mm e diâmetro externo de 25 mm. O comprimento de cada tubo é 3,7 m. A diferença média de temperatura logarítmica corrigida é 23 °C, enq
Água geotérmica ( c p = 4,31k J / k g ⋅ ° C ) deve ser utilizada como fonte de calor para o sistema de aquecimento de uma casca e uma taxa de 42 kW por trocador de calor de tubo duplo em contracorrent
28 – Um trocador de calor casco e tubo com um passe no casco e dois passes no tubo é projetado para aquecer água liquida escoando a 3,0 kg/s de 25 a 65 ºC usando ar quente. O ar entra no casco do troc