Água é disponível como refrigerante a
. com uma vazão de
, e sai do trocador a uma temperatura de
, trocando calor com um óleo
.
. O óleo deve entrar no trocador à temperatura de
e sair a
.
0 coeficiente global de transmissão de calor é
.
. Utilize o método da média logarítmica das diferenças de temperatura (MLDT) e o método da efetividade NUT para determinar:
A área necessária para um trocador casco-tubos com um passe no casco e 2 passes nos tubos.
0 coeficiente global de transmissão de calor é
A área necessária para um trocador casco-tubos com um passe no casco e 2 passes nos tubos.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um trocador casco-tubos (1 passe no casco, 2 nos tubos) onde:
- Água entra a 60 °F e sai a 140 °F, com vazão de 150 lb/min e
. - Óleo entra a 240 °F e sai a 80 °F, com
. - Coeficiente global
.
Precisamos achar a áreado trocador usando (a) LMTD (método da média logarítmica de temperatura) e (b) método de efetividade-NTU.
Para isso vamos precisar de:
- Balanço de energia (Q) pelo fluxo de água.
- Definição de LMTD:
- Fórmula de transferência de calor:
- Conceitos de taxa de capacidade calorífica
, razão , NTU e efetividade no regime contracorrente:
- Balanço de energia também pelo óleo para achar a vazão dele e confirmar
.
Passo 2
Calcular a carga térmica
via água:
Agora, usando esse
, achamos a vazão do óleo:
Taxas de capacidade calorífica:
Logo
,
e razão
.
Passo 3
Método da LMTD:
Temperaturas diferenciais nas extremidades do trocador:
Temperaturas diferenciais nas extremidades do trocador:
Aplicando
:
Passo 4
Método da efetividade‐NTU (contracorrente aproximado):
Efetividade calculada é
Efetividade calculada é
Na troca contracorrente:
Chamando
, temos
Agora
via NTU:
Resposta
A área necessária do trocador é, pelos dois métodos, aproximadamente