Gases quentes de exaustão são utilizados em um trocador de calor casco e tubo (2 passes no casco e 12 passes nos tubos) para aquecer
de água de
até
. Os gases (com
), entram a
e saem a
. O coeficiente global de transferência de calor é 180
. Utilizando o método da efetividade NTU, calcule a área do trocador de calor.
água
J/kgK.
Passo 1
O enunciado descreve um trocador casco-e-tubo com 2 passes no casco e 12 passes nos tubos. Gases quentes entram a
e saem a
, com
. Água entra a
e sai a
, com
e
. O coeficiente global é
. Pedem a área usando o método NTU-efetividade. Vamos: (1) calcular a carga térmica e a vazão mássica dos gases, (2) obter as capacidades
, (3) achar a efetividade
, (4) relacionar
com NTU (tratando como fluxo contracorrente), e (5) calcular
.
Passo 2
Calcular a carga térmica
a partir do aquecimento da água e a vazão mássica do gás:
Como os gases cedem essa mesma carga,
Passo 3
Determinar as capacidades térmicas:
Assim,
Passo 4
A efetividade é
Passo 5
Para um escoamento aproximado contracorrente, a relação entre
, NTU e
é
Colocando
e resolvendo para
:
Logo
Finalmente a área
Resposta
A área do trocador é aproximadamente
.