O vapor no condensador de vapor de uma central elétrica deve ser condensado a uma temperatura de com água de refrigeração de um lago nas proximidades, que entra nos tubos do condensador a e deixa-os a .
A superfície dos tubos é de e o coeficiente global de transferência de calor é de .
Determinar a vazão mássica necessária para água de resfriamento e a taxa de condensação do vapor no condensador.
Passo 1
Vamos nessa! A vazão mássica da água de resfriamento (fluido frio) pode ser calculada da seguinte forma:
Já a taxa de condensação do vapor no condensador (fluido quente) é dada por:
De qualquer forma, vamos precisar da taxa de transferência de calor.
Passo 2
Para isso, podemos usar a seguinte equação:
O problema nos deu o coeficiente global de transferência de calor e a área de troca térmica .
A diferença de temperatura média logarítmica é calculada considerando o caso de escoamento contracorrente, logo:
Logo:
Obs.: Como há mudança defase em um dos fluidos, o fator de correção será . Então não precisamos nos preocupar com ele nesses casos.
Dessa forma, a taxa de transferência de calor será:
Passo 3
Voltando aos caras que precisamos calcular, a vazão mássica da água de resfriamento será:
Passo 4
Por fim, a taxa de condensação do vapor no condensador será:
Onde , logo:
