Considere um trocador de calor em escoamento cruzado, que consiste no escoamento externo de ar (fluido misturado) sobre um conjunto de 30 tubos de diâmetros iguais a . Ar atmosférico entra no trocador a com vazão mássica igual a (considere para o ar, e ).
Água quente entra pelos tubos a temperatura de e velocidade igual a , e sai a temperatura de (considere para a água, e ). Considere que o coeficiente global de troca de calor é igual a .
Determine:
O fluxo de calor trocado entre os fluidos.
A temperatura de saída do ar.
A área do trocador de calor.
Passo 1
A taxa de transferência de calor trocado entre os fluidos.
Como temos as temperaturas de entrada e saída do fluido quente, podemos determinar a taxa de transferência de calor da seguinte forma:
Substituindo os valores:
Passo 2
A temperatura de saída do ar.
A temperatura de saída do ar pode ser calculada por:
Passo 3
A área do trocador de calor.
Nesse caso, vamos utilizar a seguinte equação:
Onde a diferença de temperatura média logarítmica é dada por:
Sendo:
Assim:
Para um trocador de escoamento cruzado, . Logo:
Resposta