Considere um trocador de calor casco-e-tubos nos quais os tubos possuem
de diâmetro externo. Este trocador é utilizado para resfriar uma solução de
de álcool etílico (calor especifico igual a
) de
, escoando a uma vazão de
. O fluido refrigerante é água (calor especifico igual a
) disponivel a
e
. O trocador possui 72 tubos e o coeficiente global de transferência de calor baseado na área externa de um tubo é igual a
calor baseado na área extern de um tubo é igual a
. Calcule a área de troca e o comprimento do trocador para cada uma das seguintes configurações:
a) Trocador com correntes em paralelo;
a) Trocador com correntes em paralelo;
Passo 1
O enunciado fornece um trocador casco-e-tubos com 72 tubos de diâmetro externo
. O fluido quente é solução de álcool etílico (95 %):
– vazão mássica ,
– calor específico ,
– entra a e sai a
.
O fluido frio é água:
– vazão mássica ,
– calor específico ,
– entra a .
O coeficiente global de troca é .
Queremos calcular a área de troca e o comprimento
dos tubos para correntes em paralelo, usando balanço de energia e o método do LMTD.
– vazão mássica
– calor específico
– entra a
O fluido frio é água:
– vazão mássica
– calor específico
– entra a
O coeficiente global de troca é
Queremos calcular a área de troca
Passo 2
Balanço de energia no trocador diz que o calor cedido pelo fluido quente é absorvido pelo fluido frio:
Substituindo:
A temperatura de saída da água vem de
Passo 3
No escoamento em paralelo temos
O LMTD é
Passo 4
A área de troca necessária é dada por
Passo 5
O comprimento de cada tubo vem de
Resposta
Para correntes em paralelo:\n
Área de troca .\n
Comprimento dos tubos .
Área de troca
Comprimento dos tubos