Considere um trocador de calor casco tubo, que consiste no escoamento externo de ar (fluido misturado) sobre um tubo de diâmetro de 2 cm . Ar atmosférico entra no trocador a
com vazão mássica igual a
. A água quente entra pelo tubo a temperatura de
e velocidade de
e sai a temperatura de
. Considere que o coeficiente global de troca é igual a
. Calcule
O fluxo de calor trocado entre os fluidos
O fluxo de calor trocado entre os fluidos
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que temos um trocador casco-tubo em que passa ar frio do lado de fora do tubo (10 °C, 2 kg/s, ρ=0,29 kg/m³, cₚ=1000 J/kg K) e água quente por dentro (entra a 90 °C, sai a 60 °C, velocidade 0,5 m/s, ρ=1000 kg/m³, cₚ=4180 J/kg K). Queremos calcular o fluxo de calor trocado
.
Conteúdo: balanço de energia em regime permanente e cálculo de vazão mássica. Vamos usar a equação
Conteúdo: balanço de energia em regime permanente e cálculo de vazão mássica. Vamos usar a equação
e descobrir
da água a partir da velocidade e da área do tubo.
Passo 2
Primeiro, calcula a área da seção transversal do tubo (diâmetro
,m):
Passo 3
Agora a vazão mássica da água dentro do tubo:
Passo 4
A variação de temperatura da água é
Passo 5
Agora aplicamos o balanço de energia para a água:
Resposta
O fluxo de calor trocado entre os fluidos é aproximadamente