4 - Considere um trocador de calor casco-tubo no qual os tubos possuem 1 in de diâmetro. Este trocador é utilizado para resfriar uma solução de
de álcool etílico (calor específico igual a
) de
a
, escoando a uma vazão de 6,93
. O fluido refrigerante é água (calor específico igual a
) disponível a
e
. O trocador possui 72 tubos e o coeficiente global de transferência de calor é igual a
. Calcule a área de troca térmica dos tubos para cada uma das seguintes configurações:
a) Trocador concorrente.
a) Trocador concorrente.
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos um trocador casco-tubo operando em fluxo concorrente (co-corrente) com os seguintes dados:
– Fluido quente (solução de álcool 95 %): vazão mássica ,kg/s, calor específico
,J/(k
), entrada a
,°C e saída a
,°C.
– Fluido frio (água): vazão mássica ,kg/s, calor específico
,J/(k
), entrada a
,°C e saída
a determinar.
– Número de tubos: 72, diâmetro de cada tubo ,in
,m.
– Coeficiente global de transferência de calor ,W/(
·K).
O que se pede: área total de troca térmica para fluxo concorrente.
– Fluido quente (solução de álcool 95 %): vazão mássica
– Fluido frio (água): vazão mássica
– Número de tubos: 72, diâmetro de cada tubo
– Coeficiente global de transferência de calor
O que se pede: área total de troca térmica
Passo 2
Calcular a taxa de calor transferido
a partir do fluido quente:
Substituindo:
Passo 3
Determinar a temperatura de saída do fluido frio
pela balança de energia:
Logo
Passo 4
Calcular a diferença de temperatura média logarítmica para fluxo concorrente:
Passo 5
Calcular a área total de troca térmica
usando
Resposta
A área de troca térmica dos tubos no regime concorrente é aproximadamente
,
.