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 10^circ C com vazão mássica igual a 2 Kg / s(rho=0,29 Kg / m^3 e cp=1000 J / KgK). A água quente entra pelo tubo a temperatura de 90^circ C e velocidade de 0,5 / m / s e sai a temperatura de 60^circ C(rho=1000 Kg / m^3 e cp=4180 J / KgK). Considere que o coeficiente global de troca é igual a 400 W / m^2 K. Calcule
O fluxo de calor trocado entre os fluidos Q

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 Q = dot m,cp,De.
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 A = pi D^24 = pi,(0,02)^24 = pi times 0,0001 approx 3,14times10^-4 rm m^2 ,m):

Passo 3

Agora a vazão mássica da água dentro do tubo:
dot mrm água = rhorm água,A,v = 1000 rm kg/m^3times 3,14times10^-4 rm m^2times 0,5 rm m/s approx 0,1571 rm kg/s áá

Passo 4

A variação de temperatura da água é
Deá

Passo 5

Agora aplicamos o balanço de energia para a água:
Q = dot mrm água;cp,rm água;Deááá

Resposta

O fluxo de calor trocado entre os fluidos é aproximadamente
boxedQ approx 1,97times10^4 rm W ;(,19,7 kW)

Exercícios relacionados