de água a
escoam nos tubos de um trocador de calor que possui dois passes pelo casco e quatro passes por tubos. 0 objetivo é resfriar
de amônia líquida de
para
em seu escoamento ao lado do casco. Considerando
, determine:
(a) Qual deve ser o tamanho do trocador de calor?
(b) Qual deve ser o tamanho do trocador se, após alguns meses, um fator de incrustação de
se formar nos tubos, mas a temperatura de saída da amônia deva permanecer em
?
(c) Se o tamanho obtido na letra (b) for o de projeto inicial, a que temperatura a amônia irá resfriar quando o trocador for novo?
(d) Ainda considerando o trocador de calor da letra (b), qual será a temperatura de saída da aágua?
(a) Qual deve ser o tamanho do trocador de calor?
(b) Qual deve ser o tamanho do trocador se, após alguns meses, um fator de incrustação de
(c) Se o tamanho obtido na letra (b) for o de projeto inicial, a que temperatura a amônia irá resfriar quando o trocador for novo?
(d) Ainda considerando o trocador de calor da letra (b), qual será a temperatura de saída da aágua?
Passo 1
Temos um trocador de calor casco-tubos com 2 passes no casco e 4 passes nos tubos. Escoam
- água:
, entrada a , calor específico . - amônia líquida:
, entrada a , saída desejada , calor específico .
Coeficiente global limpo. Fator de correção de LMTD para 2–4 passes: .
Passo 2
Calcular a taxa de calor
retirada da amônia:
Passo 3
Determinar a temperatura de saída da água sem incrustação pelo balanço de energia na água:
Passo 4
Calcular o LMTD limpo:
Área necessária sem incrustação:
Passo 5
Com incrustação de resistência
, o novo coeficiente global é
Mantendo a mesma saída da amônia (
),
e
inalterados, a área requerida passa a ser
Passo 6
Se o trocador tiver
de projeto e for novo (
), a potência absorvida
será maior. Definimos as saídas desconhecidas
e
e usamos simultaneamente
- balanço na amônia:
, - balanço na água:
, - transmissão térmica:
com e .
Resolvendo essas equações simultâneas (via método analítico de razão de temperaturas), obtém-se
Passo 7
Com
calculado, a nova temperatura de saída da amônia é
Passo 8
E a nova saída da água é
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d)
(b)
(c)
(d)