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 área do trocador de calor.
A área do trocador de calor.
Passo 1
Beleza, vou resumir o que temos: é um trocador casco-tubo onde a água quente corre dentro de um tubo de diâmetro 2 cm e o ar frio (misturado) passa por fora. Dados:
- Ar:
, , . - Água:
, , , , . - Coeficiente global
.
O que precisamos usar:
- Equação do balanço de energia para achar a potência
. - Cálculo do LMTD (log mean temperature difference).
- Fórmula
.
Passo 2
Primeiro, determina a vazão mássica de água
. O tubo tem diâmetro
m, então a área de secção é
Como a velocidade é
, o fluxo volumétrico é
, isto é
E daí a vazão mássica de água é
Passo 3
Agora calculamos a potência trocada
usando a água (ela resfria de 90 °C para 60 °C):
Passo 4
Precisamos das temperaturas do ar de saída para achar o LMTD. Do lado do ar vale
Passo 5
Definimos as diferenças de temperatura nas extremidades do trocador:
O LMTD (log mean temperature difference) é
Passo 6
Por fim, a área do trocador sai de
Resposta
A área do trocador de calor é aproximadamente
.