Em uma indústria para resfriar
de n-hexano de
a
, é utilizando etileno
que entra no trocador a
e deve sair a
. Calcular:
c) Calcular a área de um trocador casco e tubo
, com
.
c) Calcular a área de um trocador casco e tubo
Passo 1
Beleza, vamos lá! Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. A gente precisa calcular a área de um trocador de calor casco e tubo. Isso envolve conceitos de termodinâmica e transferência de calor. Para resolver isso, vamos precisar usar fórmulas que relacionam a quantidade de calor trocada, a diferença de temperatura e a área necessária para essa troca acontecer de forma eficiente.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a quantidade de calor que precisa ser removida do n-hexano para resfriá-lo de
para
. A fórmula que usamos é:
Onde:
-
é a quantidade de calor (em kJ/h), -
é a massa do n-hexano por hora, -
é a capacidade térmica específica, -
é a variação de temperatura.
Sabemos que
, que é igual a
(porque 1 tn = 1000 kg).
e
.
Então,
Passo 3
Agora, precisamos transformar a quantidade de calor
para as mesmas unidades do coeficiente de transferência
, que está em kcal/h·m²·°C. Sabemos que
, então:
Passo 4
Em seguida, vamos calcular a diferença de temperatura média logarítmica (
). Para isso, precisamos das temperaturas de entrada e saída de ambos os fluidos:
-
n-Hexano:
- Entrada:
- Saída:
- Entrada:
-
Etileno:
- Entrada:
- Saída:
- Entrada:
Assumindo que o fluxo é contracorrente, a diferença de temperatura nas duas extremidades será:
Agora, a fórmula para
é:
Passo 5
Agora que temos
e
, podemos usar a fórmula da transferência de calor para encontrar a área
:
Rearranjando para
:
Substituindo os valores:
Resposta
A área necessária para o trocador casco e tubo é aproximadamente 4,72 m².