Determine as temperaturas de saída da água e dos gases de um trocador de calor casco e tubo, com um passe no casco e dois passes nos tubos, com uma área total de superficie de
. A água (fluido no lado tubo) entra no trocador a
e
e é aquecida por gases de exaustão entrando a
e
. As propriedades do gás podem ser admitidas como as do ar atmosférico e o coeficiente global de transferência de calor é aproximadamente
. Considere os seguintes calores específicos da água e dos gases são
e
respectivamente. Utilize o método NTU - efetividade. Utilize o verso da folha se necessário. (3 pontos)
Passo 1
O enunciado pede para determinar as temperaturas de saída da água (lado tubo) e dos gases (lado casco) num trocador de calor de um passe no casco e dois passes nos tubos, usando o método NTU-efetividade. Vamos tratar essa configuração como um escoamento aproximado de contracorrente, pois em um passe no casco e dois passes nos tubos o fluido do casco e o dos tubos trocam calor de forma análoga ao contracorrente em cada meia-passagem. Para resolver, precisamos de: vazões mássicas, calores específicos, área de troca
, coeficiente global
, taxas de capacidade térmica
, NTU, razão de capacidades
e a expressão da efetividade para contracorrente.
Passo 2
Calcular as taxas de capacidade térmica dos dois fluidos:
Passo 3
Identificar a menor e a maior taxa de capacidade térmica e a razão entre elas:
Passo 4
Calcular o número de unidades de transferência térmica (NTU):
Passo 5
Usar a fórmula da efetividade
para contracorrente:
Aqui
, então
Passo 6
Determinar a taxa de calor trocado
:
Passo 7
Calcular as temperaturas de saída a partir de
:
Resposta
Temperatura de saída da água:
.
Temperatura de saída dos gases: .
Temperatura de saída dos gases: