Vapor de água saturado a condensa em um trocador de calor de único casco e 2 tubos com área de superfície de  e coeficiente global de transferência de calor de . Água fria que flui a entra no lado do tubo a . Determine a efetividade da transferência de calor, a temperatura de saída da água fria e a taxa de transferência de calor do trocador de calor.

Fala galera!!!

Para resolver essa questão, temos que calcular as taxas de capacidade térmica dos fluidos quente e frio. Para o fluido quente (vapor de água saturado), temos:

Para o fluido frio (água fria), temos:

Portanto, a menor das duas taxas de capacidade térmica é:

Temos também que a relação das taxas de capacidade é a seguinte:

Fluidos com menor valor de taxa de capacidade experimentam a maior mudança de temperatura, de modo que a taxa máxima de transferência de calor se torna a seguinte:

Substituindo os termos da equação acima pelos dados obtidos, temos:

a) Agora, vamos calcular o para este trocador de calor. Assim temos

Aqui, é o coeficiente global de transferência de calor e é a área da superfície de troca de calor. Substituindo os termos da equação acima pelos dados obtidos, temos:

Neste trocador de calor ocorre uma mudança de faze. Assim, temos que e consequentemente . Pela Tabela 11-4, vemos que a efetividade para trocadores com é dada pela seguinte relação:

Substituindo os termos da equação acima pelos dados obtidos, temos:

Portanto, a efetividade da transferência de calor é .

b) Temos então, que a temperatura de saída da água fria pode ser calculada pela seguinte relação:

Onde é a taxa real de transferência de calor .

Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:

Portanto, a temperatura de saída da água fria é .

c) Temos que a taxa real de transferência de calor pode ser calculada da seguinte maneira:

Portanto, a taxa real de transferência de calor é .