Considere o trocador de calor em correntes paralelas no qual o fluido frio de taxa de capacidade calorífica igual a
entra a
e o fluido quente de taxa de capacidade calorífica igual a
entra a
. Determine a taxa de calor trocado e as temperaturas de saída das correntes, se a área de
troca é
e o coeficiente global de transferência de calor é igual a
.
troca é
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede e o que a gente tem em mãos.
Enunciado resumido:
Enunciado resumido:
- Trocador de calor em fluxo paralelo.
- Fluido frio: C_c=20×10³ W/K, entra a 40 °C.
- Fluido quente: C_h=10×10³ W/K, entra a 150 °C.
- Área A=30 m², coeficiente global U=500 W/(m²·K).
O que queremos:
- Taxa de calor trocado
. - Temperaturas de saída
e .
Conteúdo aplicado:
– Balanço de energia no trocador.
– Método de efetividade-NTU para permutar diretamente e
.
– Definições de NTU, razão de capacidades e efetividade em fluxo paralelo.
– Balanço de energia no trocador.
– Método de efetividade-NTU para permutar diretamente
– Definições de NTU, razão de capacidades e efetividade em fluxo paralelo.
Passo 2
Primeiro conceito: capacidade térmica de cada corrente
A menor delas (C_min) vai controlar a transferência máxima de calor. Então:
Agora definimos
– NTU (Número de Unidades de Transferência):
– NTU (Número de Unidades de Transferência):
– Razão de capacidades (Cr):
Passo 3
Em fluxo paralelo, a efetividade ε (que dá a fração do calor máximo efetivamente trocado) vale
Substituindo NTU=1,5 e C=0,5:
Passo 4
Sabendo ε, a taxa de calor trocado é
Passo 5
Por fim, saídas de temperatura via balanço de energia:
Resposta
Taxa de calor trocado
.
Temperaturas de saída:
Temperaturas de saída: