Em uma indústria para resfriar 9,5 tn / h de n-hexano de 128^circ C a 86^circ C(Cp= 1,654 kJ / kgK), é utilizando etileno (Cp=1,527 kJ / kgK) que entra no trocador a 36^circ C e deve sair a 68^circ C. Calcular:
c) Calcular a área de um trocador casco e tubo 2-4, com U=613 kcal / hm ^2 circ C.

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 Q = m cdot Cp cdot De para Q = 9500 , kg/h times 1,654 , kJ/kg°C times 42°C = 662,406 , kJ/h . 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 Q = 662,406 , kJ/h times 0,239 , kcal/kJ approx 158,215 , kcal/h 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 ( De). Para isso, precisamos das temperaturas de entrada e saída de ambos os fluidos:
  • n-Hexano:
    • Entrada: De
    • Saída: De
  • Etileno:
    • Entrada:
    • Saída:
Assumindo que o fluxo é contracorrente, a diferença de temperatura nas duas extremidades será:
í
í
Agora, a fórmula para é:

Passo 5

Agora que temos Q = U cdot A cdot De e A = QU cdot De, podemos usar a fórmula da transferência de calor para encontrar a área A = 158,215 , kcal/h613 , kcal/h·m²·°C times 54,75°C approx 158,21533.557 approx 4,72 , m² :
Rearranjando para :
Substituindo os valores:
²²

Resposta

A área necessária para o trocador casco e tubo é aproximadamente 4,72 m².

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