Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 43
43 - Um trocador de calor de casco e tubo é usado para aquecer de óleo de a . O trocador de calor tem 1 passe no casco e 6 passes nos tubos. A água entra no lado do casco a e sai a . O coeficiente global de transferência de calor é estimado em . Calcule a taxa de transferência de calor e a área de transferência de calor.
Passo 1
Vamos calcular a taxa de transferência de calor:
Onde:
é a vazão mássica.
é o calor específico do óleo.
Substituindo pelos valores fornecidos, temos:
Portanto, a taxa de transferência de calor é .
Passo 2
Como é um trocador de calor de contracorrente, a diferença de temperatura entre o óleo e a água nas duas extremidades é dada por:
A diferença de temperatura média adequada entre os dois fluidos é a diferença de temperatura média logarítmica que é determinada a partir de:
Passo 3
Agora precisamos calcular os termos P e R para determinar o fator de correção:
e
Aqui, as temperaturas de entrada e saída do óleo são e , respectivamente, e são as temperaturas de entrada e saída da água.
e
e
Na figura 1-18 “Gráficos do fator de correção F para trocadores de calor comuns de casco e tubo e fluxo cruzado” (a) uma passagem de casco e 2, 4, 6, etc.
Fator de correção
Passo 4
Determine a área de transferência de calor por meio da seguinte equação:
Portanto, a área de transferência de calor é .
Resposta
Portanto, a taxa de transferência de calor é e a área de transferência de calor é .