[
] Estime a capacidade de refrigeração de um chiller que utiliza um evaporador casco e tubo (inundado) com R-22. Dados:
- Temperatura de evaporação:
- Temperatura de entrada da água evaporador:
- Vazão mássica de água:
- Diâmetro interno dos tubos:
- Diâmetro externo dos tubos:
- Comprimento dos tubos:
- Número de passes: 2
- Número de tubos por passe: 114
Os tubos são aletados por fora em aço (
). Dados das aletas:
Número de aletas: 748/m
Diâmetro das aletas:
Espessura das aletas:
Utilize a correlação de Rohsenow para ebulição nucleada. Csf = 0,013; n = 1,7.
Número de aletas: 748/m
Diâmetro das aletas:
Espessura das aletas:
Utilize a correlação de Rohsenow para ebulição nucleada. Csf = 0,013; n = 1,7.
Passo 1
O enunciado pede a estimativa da capacidade de refrigeração
de um chiller com evaporador casco-e-tubo inundado usando R-22. O método adotado é a correlação de ebulição nucleada de Rohsenow, que requer:
- Temperatura de saturação do refrigerante (
) - Superaquecimento na parede:
- Propriedades do líquido em ponto de ebulição (para R-22 a
):
(viscosidade),
(calor específico),
(entalpia de vaporização),
(tensão superficial),
(número de Prandtl). - Coeficiente da Rohsenow
e expoente .
Além disso, precisamos da área externa de troca térmica
, considerando tubos aletados:
- Número de tubos total
. - Diâmetro externo dos tubos
. - Comprimento
. - Número de aletas por metro
. - Diâmetro médio das aletas
. - Espessura das aletas
.
Passo 2
Obter as propriedades termodinâmicas do R-22 a
. Dos manuais:
Passo 3
Calcular a área de troca térmica externa total
.
- Área lateral dos tubos sem aletas:
- Área das aletas (anéis finos) por tubo: cada aleta tem área aproximada
, e há aletas em cada tubo.
Logo
Substituindo valores (convertendo mm em m):
Passo 4
Aplicar a correlação de Rohsenow para obter o fluxo de calor por unidade de área
. A forma geral é
onde
. Em ebulição inundada adotamos
(supomos parede próxima à temperatura de entrada da água).
Substituindo:
Substituindo:
Calculando em etapas:
Passo 5
Calcular a capacidade de refrigeração total
multiplicando
por
:
Resposta
A capacidade de refrigeração estimada é de aproximadamente
.