Um trocador de calor de casco e tubo com 2 passes no casco e 8 passes no tubo é utilizado para aquecer álcool etílico ( c p = 2670J / k g ⋅ K ) nos tubos de 25 °C para 70 °C a uma taxa de 2,1 kg/s. O aquecimento deve ser feito com água ( c p = 4190J / k g ⋅ K ) , que entra no lado do casco a 95 °C e o deixa a 45 °C. Considerando que o coeficiente global de transferência de calor é 950W / m 2 ⋅ K , determina a superfície de transferência de calor do trocador de calor..

A área de superfície é 14,4m 2 .

Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 60

Um trocador de calor de casco e tubo com 2 passes no casco e 8 passes no tubo é utilizado para aquecer álcool etílico nos tubos de 25 °C para 70 °C a uma taxa de 2,1 kg/s. O aquecimento deve ser feito com água , que entra no lado do casco a 95 °C e o deixa a 45 °C. Considerando que o coeficiente global de transferência de calor é , determina a superfície de transferência de calor do trocador de calor..

Passo 1

Nosso objetivo é obter a área de superfície do trocador de calor. Para isto, basta lembrarmos de seguinte relação:

Em que . Percebam que temos que determinar uma série de parâmetros ainda (taxa de transferência de calor, fator de correção e diferença de temperatura logarítmica).

Dentre os parâmetros, vamos começar com a taxa de transferência de calor. Para isto, basta calcularmos o calor absorvido pelo álcool etílico. Então, temos:

Passo 2

Agora, vamos calcular o fator de correção e a diferença de temperatura logarítmica.

Começando pelo fator de correção, precisamos de dois parâmetros P e R. Temos então:

Lá na Figura 11-18 (em especial na letra b), que corresponde ao formato do nosso trocador) e encontrarmos o fator F. Visualmente, obtemos .

Finalizando com o cálculo da diferença logarítmica, temos:

E sendo assim, temos:

Passo 3

Portanto, substituindo na relação da área de superfície, temos:

E assim finalizamos a nossa questão.

Resposta

A área de superfície é .

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