- Para o aquecimento de
de água (
) à temperatura de
, à custa de
de óleo (
) à temperatura de
pode-se utilizar um dos permutadores A ou B , ligados em equicorrente ou contracorrente. Qual o permutador que permite obter a máxima temperatura da água, como é que o liga (EC ou CC) e porquê, e qual é a temperatura máxima da água que consegue.
Permutador A: área de transf. de calor:
, coef. global transf. calor: 180
Permutador B: área de transf. de calor:
, coef. global transf. calor: 150
Permutador A: área de transf. de calor:
Permutador B: área de transf. de calor:
Passo 1
O enunciado trata de aquecer água usando óleo em permutadores de calor, aplicando o método NTU-efetividade. Temos fluxos mássicos e calores específicos, e dois permutadores com diferentes
e
. Vamos calcular as capacidades térmicas, o parâmetro NTU para cada permutador, comparar ligação em equicorrente (EC) e contracorrente (CC) e determinar a temperatura máxima de saída da água.
Passo 2
Calcular as capacidades térmicas
– Água: ,
– Água:
– Óleo:
,
Logo
e
, com razão de capacidade
.
Passo 3
Calcular
dos permutadores
Permutador A: ,
Permutador A:
Permutador B:
,
Ambos têm
, logo o parâmetro
é o mesmo para A e B. Portanto, em termos de NTU-efetividade, ambos têm desempenho idêntico.
Passo 4
Comparar EC e CC
– Em EC (fluxos no mesmo sentido) a eficiência é
– Em EC (fluxos no mesmo sentido) a eficiência é
– Em CC (fluxos em sentidos opostos) a eficiência é
Para
, sempre vale
, ou seja, contracorrente dá maior aproximação térmica e, portanto, maior temperatura de saída da água.
Passo 5
Calcular
e
Primeiro
Primeiro
Então
O calor trocado é
Assim a temperatura de saída da água é
Resposta
Qualquer permutador (A ou B) dá o mesmo desempenho, pois ambos têm
. Deve ser ligado em contracorrente para obter máxima temperatura da água. A temperatura máxima alcançada é aproximadamente
.