de água a
escoam nos tubos de um trocador de calor que possui dois passes pelo casco e quatro passes por tubos. O objetivo é resfriar 6 kgs de amônia líquida de
para
em seu escoamento ao lado do casco. Considerando
, determine:
Qual deve ser o tamanho do trocador de calor?
Qual deve ser o tamanho do trocador de calor?
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que temos aqui:
- É um trocador casco-tubos com 2 passes no casco e 4 passes nos tubos.
- Entram 1,4 kg/s de água a 7 °C nos tubos.
- No casco, passa amônia líquida (6 kg/s) de 100 °C e sai a 30 °C.
- O coeficiente global de troca é
.
O que a gente vai precisar:
- Balanço de energia pra achar a carga térmica
. - Determinar as temperaturas de saída de cada fluido.
- Calcular o
(diferença média logarítmica de temperatura) e aplicar o fator de correção por causa dos multi-passes. - Finalmente achar a área
pelo método LMTD:
Passo 2
Calcular a potência térmica
transferida da amônia para a água.
A fórmula geral é
Aqui usamos
.
Logo
Passo 3
A água recebe esse calor, então sua variação de temperatura é
Como ela entra a 7 °C, sai a
Passo 4
Calcular as duas diferenças de temperatura no trocador (extremos):
Perceba que
, então a diferença média logarítmica simplifica para
Agora o fator de correção
para 2 passes no casco e 4 passes nos tubos costuma ser próximo de 0,98 (tabela de F para arranjos multitubos).
Logo a diferença efetiva vale
Passo 5
Finalmente, a área do trocador vem de
Substituindo:
Resposta
A área do trocador deve ser, aproximadamente, 153 m².