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Enunciado

FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Çengel - Transferência de Calor- Ed: 4º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 116

Um trocador de calor de fluxo cruzado com ambos os fluidos não misturados tem coeficiente global de transferência de calor de 200 W m 2 K e área de superfície de transferência de calor de 400 m². O fluido quente tem uma capacidade de aquecimento de 40000 W K , enquanto o fluido frio tem capacidade de calor de 80000 W K . Considerando que as temperaturas de entrada dos fluidos quente e frio são 80°C e 20°C, respectivamente, determine (a) a temperatura de saída do fluido quente e (b) a taxa de transferência de calor no trocador de calor.

Passo 1

Boora continuar galerinhaa !!

Para achar a temperatura de saída do fluido quente nós vamos usar a seguinte relação:

Q ˙ = ε Q m a x ˙

A primeira coisa que podemos calcular aqui é a taxa máxima de transferência de calor:

Q m a x ˙ = C m i n T q ,   e n t r a - T f ,   e n t r a

Se a temperatura nós já temos:

T q ,   e n t r a = 8 0 ° C

T f ,   e n t r a = 20 ° C

C m i n = 40000 W K

Com isso já podemos calcular Q m a x ˙ :

Q m a x ˙ = 40000   W K 8 0 ° C - 20 ° C

Q m a x ˙ = 2400000   W

Passo 2

O próximo passo é calcular a efetividade, ok?

E para isso vamos olhar a tabela abaixo:

Vamos começar calculando C:

C = C m i n C m a x

Substituindo:

C = 400 00   W K 80000   W K = 0 , 5

Animados para começar o NTU?

Lembrando que ele é dado por:

N T U = U A s C m i n

Substituindo nossos dados:

N T U = 20 0 W m 2 K 400   m ² 400 00   W K = 2

Olhando a tabela:

ε = 0,74

Passo 3

Colocando na fórmula do Passo 1:

Q ˙ = 0 , 74 2400000   W

Q ˙ = 1776000   W

Ou melhor:

Q ˙ = 1776   k W

E achamos a resposta da letra (b) !!

Bora pra (a)??

Passo 4

Bom galera, para a letra (a) nós precisamos achar a temperatura de saída !!

Para isso vamos usar a taxa de transferencia de calor que já achamos com relação às temperaturas de entrada e saída:

Q ˙ = C q T q ,   e n t r a - T q , s a i

Como:

C m i n = C q = 40000 W K

Substituindo:

1776   k W = 40   k W K 8 0 ° C - T q , s a i

T q , s a i = 35,6   ° C

É isso aí galerinhaa !!

Já achamos as duas respostas que precisamos, não é?

Resposta

  1. T q , s a i = 35,6   ° C ;
  2. Q ˙ = 1776   k W .
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