Enunciado

Vapor à pressão atmosférica deve ser gerado no lado do casco de um trocador de calor horizontal. Há 100 tubos, cada um com 5 cm de diâmetro externo e 2 m de comprimento. O coeficiente de transferência de calor na superfície do tubo pode ser epxresso em W/m².K como sendo h = 5,56 T s - T s a t 3 . Estime a temperatura da superfície do tubo para a produção de 50 kg/min de vapor

Passo 1

Pra gente encontrar o valor de Ts basta usarmos a equação da lei de resfriamento de Newton:

q = h A T s - T s a t = 5,56 T s - T s a t 3 π D L T s - T s a t

q 5,56 π D L = T s - T s a t 4

Passo 2

Mas você percebeu que tá faltando ali a informação da taxa de calor trocado, certo? Mas olha, ele diz pra gente o quanto quer de produção de vapor, ou seja, vamos usar isso como parâmetro pra calcular quanto de calor precisamos ter para isso acontecer!

q = m ˙ h f g

Onde hfg = 2257 kJ/kg (propriedade na temperatura de saturação = 100°C) e vamos transformar a vazão de vapor de kg/min para kg/s para trabalharmos em SI!!

q = 50 k g m i n x   1 m i n 60 s x 2257 x 10 3 = 1,881 x 10 6 W  

Agora só a gente substituir na equação q 5,56 π D L = T s - T s a t 4 = 1,881 x 10 6 5,56 π 0,05 2 = T s - 100 4 → T s = 110 ° C

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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