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
A temperatura de saída do ar - uson
e
A temperatura de saída do ar - uson
Passo 1
Beleza, manda ver no enunciado: a gente tem um trocador casco-tubo onde o ar entra a 10 °C e sai num tempinho que a gente vai achar. O ar tem vazão mássica de 2 kg/s e
J/(kg K). A água entra no tubo a 90 °C, vai a 0,5 m/s e sai a 60 °C; para a água
kg/m³ e
J/(kg K). Também deram um coeficiente global
W/(m² K), mas para achar a temperatura de saída do ar a gente só precisa usar o balanço de energia (isto é,
) e a fórmula
.
Conteúdo: balanço de energia em trocador de calor; massa de água a partir de área e velocidade; calor sensível (
).
Passo 2
Calcular a vazão mássica da água no tubo.
- Área da seção do tubo:
- Vazão volumétrica:
- Vazão mássica da água:
Passo 3
Calcular o calor cedido pela água:
Fazendo as contas:
Logo
Passo 4
Agora, esse mesmo calor é absorvido pelo ar:
A gente sabe
kg/s e
J/(kg K), e quer
. Então:
Isolando:
Resposta
A temperatura de saída do ar é aproximadamente 19,9 °C.