Benzeno, disponível como líquido saturado a
, deve ser resfriado a 1159 F para transporte. O benzeno é suprido a uma taxa de 8000
; e água de resfriamento é disponível a 550F e uma vazão de 5000
. O coeficiente global de transferência de calor é
. . 9 em todos os casos.
cp do benzeno é
cp da água é
.
Determinar a área do trocador necessária para as seguintes configurações:
(e) Fluxo cruzado, um passo, com água misturada e benzeno não misturado.
cp do benzeno é
cp da água é
(e) Fluxo cruzado, um passo, com água misturada e benzeno não misturado.
Passo 1
Beleza, então o enunciado diz que a gente tem benzeno entrando a 170 °F e quer resfriar até 115 °F, com vazão de 8 000 lb/h, usando água a 55 °F e 5 000 lb/h. O coeficiente global U é 55 Btu/h·ft²·°F.
Conteúdo: trocador de calor em fluxo cruzado, cálculo de LMTD e uso de fator de correção F. Vamos precisar de:
• primeiras leis da termodinâmica (Q = m·cp·ΔT)
• definição de LMTD
• fator de correção F para fluxo cruzado 1 passo (uma mistura, outra não)
• cálculo da área A = Q/(U·F·ΔT_lm)
Conteúdo: trocador de calor em fluxo cruzado, cálculo de LMTD e uso de fator de correção F. Vamos precisar de:
• primeiras leis da termodinâmica (Q = m·cp·ΔT)
• definição de LMTD
• fator de correção F para fluxo cruzado 1 passo (uma mistura, outra não)
• cálculo da área A = Q/(U·F·ΔT_lm)
Passo 2
Calcular a taxa de calor Q trocada pelo benzeno:
Então
Então
Passo 3
Verificar a elevação de temperatura da água:
.
Logo a água sai a
Logo a água sai a
Passo 4
Calcular o LMTD (diferença logarítmica de temperatura):
Passo 5
Para fluxo cruzado, um passo, com um fluido perfeitamente misturado (água) e outro não (benzeno), a gente usa um fator de correção F que sai de gráfico ou correlações.
Definindo
Definindo
De tabelas de F vs. R e C^* para esse arranjo, encontra-se tipicamente F≈0,85.
Passo 6
Agora a área do trocador:
Resposta
A área necessária é aproximadamente 57,4 ft².