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:
b) Trocador em contra-corrente
b) Trocador em contra-corrente
Passo 1
Resumindo o enunciado, temos um trocador casco– e– tubos operando em contra– corrente. O fluido quente é a solução de álcool etílico que escoa em regime de
kg/s, com
J/kg K, entrando a
C e saindo a
C. O fluido frio é água a
kg/s, com
J/kg K, entrando a
C e saindo a uma temperatura
a determinar. O coeficiente global é
W/
K e existem
tubos de diâmetro externo
m. Vamos usar o método da diferença de temperatura média logarítmica (LMTD) para achar a área de troca
e depois o comprimento
de cada tubo.
Passo 2
Calcular a taxa de calor transferida
pelo fluido quente:
Passo 3
Determinar a temperatura de saída da água
impondo balanço energético
:
Passo 4
Calcular as diferenças de temperatura nas extremidades do trocador:
A diferença de temperatura média logarítmica (LMTD) é
Passo 5
Calcular a área de troca
a partir de
Passo 6
Determinar o comprimento
de cada tubo usando
Resposta
Área de troca
Comprimento de cada tubo
Comprimento de cada tubo