Um escoamento de água de
deve ser resfriado de 90 para
em um trocador de calor alimentado com um escoamento de água fria que apresenta temperatura de alimentação igual a
e vazão mássica de
. Sabendo que o coeficiente de transferência de calor é de
e considerando
para ambos os fluidos. Determine a área de troca térmica, em
, necessária para:
Um trocador de calor de multiplos passes (1 passe na carcaça e dois passes no tubo TC 1-2).
Um trocador de calor de multiplos passes (1 passe na carcaça e dois passes no tubo TC 1-2).
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos água quente com vazão mássica de
, sendo resfriada de
para
. O fluido frio é água com vazão mássica de
, entrando a
. O calor específico de ambos é
. O coeficiente global de troca é
. Queremos a área de um trocador de calor do tipo casco-tubo com 1 passe no casco e 2 passes no tubo, usando o método LMTD com fator de correção.
Passo 2
Calculamos a taxa de calor transferido
pelo lado quente:
Convertendo para watts:
Passo 3
Do balanço de energia, a água fria absorve a mesma potência, então sua variação de temperatura é
Logo
Passo 4
Determinamos as diferenças de temperatura nas extremidades:
O LMTD ideal (contra‐fluxo) é
Passo 5
Calculamos os parâmetros para o fator de correção
. Definimos
Passo 6
Para o arranjo casco-tubo de 1 passe no casco e 2 passes no tubo (1–2), o LMTD deve ser multiplicado por um fator de correção
, que depende de
e
. Pelos gráficos ou pela fórmula de correção para 1–2 passagens obtém‐se, para
e
, aproximadamente
Passo 7
Finalmente, a área necessária é
Resposta
A área de troca térmica necessária para o trocador 1-2 passagens é aproximadamente
.