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
trocador de calor com correntes opostas com dois passes na carcaça e 72 passes nos tubos, sendo que o álcool escoa na carcaça e a água nos tubos. Calcule o comprimento do TC.
trocador de calor com correntes opostas com dois passes na carcaça e 72 passes nos tubos, sendo que o álcool escoa na carcaça e a água nos tubos. Calcule o comprimento do TC.
Passo 1
Beleza, então o problema é de trocador de calor e a gente precisa descobrir duas coisas: a área de troca térmica necessária e, a partir dela, o comprimento dos tubos.
Conteúdo:
Conteúdo:
- Balanço de energia (calor sensível)
- Diferença média logarítmica de temperatura (LMTD) em correntes opostas
- Cálculo de área de troca A = Q/(U·ΔT_lm)
- Relação entre área e comprimento dos tubos A = N·π·d_o·L
O que temos:
- Álcool: 25 000 kg/h, Cp=0,91 kcal/(kg·°C), de 65→40 °C
- Água: 22 700 kg/h, Cp=1 kcal/(kg·°C), entra a 10 °C
- U = 490 kcal/(h·m²·°C)
- Diâmetro externo do tubo d_o = 25 mm = 0,025 m
- 72 “passes” de tubo (vamos assumir 72 tubos em paralelo)
Passo 2
Primeiro calcula o fluxo de calor Q que o álcool cede:
Passo 3
Agora vê a elevação de temperatura da água e garante que bate o calor:
Como ela entra a 10 °C, sai a
Passo 4
Em correntes opostas, a LMTD é
Passo 5
A área necessária é
Passo 6
Se temos 72 tubos de diâmetro externo
, cada um de comprimento
,
Resposta
O trocador precisa de cerca de 38,2 m² de área de troca, o que corresponde a 6,75 m de comprimento de tubo (considerando 72 tubos de 25 mm de diâmetro).