Benzeno, disponível como líquido saturado a 170^circ, deve ser resfriado a 1159 F para transporte. O benzeno é suprido a uma taxa de 8000 lb / h; e água de resfriamento é disponível a 550F e uma vazão de 5000 lb / h. O coeficiente global de transferência de calor é 55 Btu / h ft^2. . 9 em todos os casos.
cp do benzeno é 0,42 Btu / lb ^circ F
cp da água é 1 Btu / lb. ^circ F Determinar a área do trocador necessária para as seguintes configurações:
(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)

Passo 2

Calcular a taxa de calor Q troca­da pelo benzeno:
Q = mrm Bz,cp,rm Bz,De
Então

Passo 3

Verificar a elevação de temperatura da água:
.

Logo a água sai a

Passo 4

Calcular o LMTD (diferença logarítmica de temperatura):
De
De
De

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
R=Th,in-Th,outTc,out-Tc,in = 5536,96approx1,49, C^*=CminCmax =mrm Bzcp,rm Bzmrm wcp,rm w =33605000=0,672
De tabelas de F vs. R e C^* para esse arranjo, encontra-se tipicamente F≈0,85.

Passo 6

Agora a área do trocador:
A = QU,F,De

Resposta

A área necessária é aproximadamente 57,4 ft².

Exercícios relacionados