Um fluido de processo, com calor específico de
e escoando a
, deve ser resfriado de
a
com água gelada, que é fornecida a uma temperatura de
e a uma vazão de
. Considerando um coeficiente global de transferência de calor igual a
, calcule as áreas de transferência de calor necessárias para as seguintes configurações de trocadores de calor:
(d) escoamento cruzado, único passe, dois fluidos não misturados
(d) escoamento cruzado, único passe, dois fluidos não misturados
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tem um trocador de calor escoamento cruzado (cross‐flow), um único passe, dois fluidos não misturados.
Conteúdo: balanço de energia em trocador + método LMTD (log‐mean temperature difference) com fator de correção para cross‐flow.
O que vamos precisar:
Conteúdo: balanço de energia em trocador + método LMTD (log‐mean temperature difference) com fator de correção para cross‐flow.
O que vamos precisar:
- Calcular a taxa de calor transferido
pelo fluido quente. - Achar a temperatura de saída da água fria.
- Calcular as diferenças de temperatura
e e o LMTD. - Determinar os parâmetros
e e, com eles, o fator de correção . - Finalmente, achar a área
via .
Passo 2
Calcular
usando o fluido quente (índice 1):
Com :
Com
Passo 3
Achar a temperatura de saída da água (índice 2), usando
.
Assumindo ,
e
:
Assumindo
Passo 4
Calcular as duas diferenças de temperatura e o LMTD:
O LMTD é
Passo 5
Calcular os parâmetros para o fator de correção
:
Na tabela/gráfico de correção para trocador cross‐flow, escoamento único passe, ambos não misturados, esses valores dão um
.
Passo 6
Agora monta a equação da área:
Com
:
Resposta
A área de troca térmica necessária para o trocador em configuração cross‐flow, único passe e fluidos não misturados é cerca de 3,2 m².