Determinar a área superficial de troca de calor requerida, para um trocador de calor construído de tubo de 25 mm de diâmetro externo, para resfriar
de uma solução a
de álcool etilico com
de
a
, usando
de água disponível, a
. Admitir que o coeficiente global de transmissão de calor baseado na superficie exterior do tubo é
, e considerar as seguintes configurações: Cpaǵgua
carcaça e tubos, correntes paralelas. Calcule o comprimento do TC;
carcaça e tubos, correntes paralelas. Calcule o comprimento do TC;
Passo 1
Beleza, o enunciado quer que a gente determine a área de troca térmica (e daí o comprimento do tubo) de um trocador de calor de fluxo paralelo. A matéria aqui é transferência de calor em trocador de calor: a gente vai precisar de
- Balanço de energia para achar a potência térmica
. - Cálculo da variação de temperatura da água com
. - Uso da fórmula do LMTD (Log Mean Temperature Difference) porque é paralelo.
- Fórmula da área
e depois do comprimento .
Não pula passo, tá? Vamos do zero.
Passo 2
Primeiro, calor cedido pela solução de etanol:
– Vazão mássica:
– Cp da solução:
– Temperaturas: entra a e sai a
.
Então
– Vazão mássica:
– Cp da solução:
– Temperaturas: entra a
Então
Passo 3
Agora calcula como a água aquece:
– Vazão de água:
– Cp da água:
– Entra a , sai a
.
Pela energia cedida:
– Vazão de água:
– Cp da água:
– Entra a
Pela energia cedida:
Substituindo:
Passo 4
Agora o LMTD para fluxo paralelo. As diferenças de temperatura nas extremidades são
E o LMTD é
E o LMTD é
Passo 5
Com
, a área externa necessária é
Passo 6
Finalmente, o tubo tem diâmetro externo
. A área lateral de um tubo de comprimento
é
Resposta
O comprimento do trocador de calor paralelo é aproximadamente 711 metros de tubo.