( 3 0 pontos) Um trocador de calor com 2 passes no casco e 12 passes nos tubos é utilizado para aquecer uma solução etilenoglicol e álcool entre 10^circ C e 40^circ C. Essa solução flui através dos cascos que tem 4 cm de diâmetro cada. Para realizar esse aquecimento, glicerina quente entra a 90^circ C nos tubos de parede delgadas com 2 cm de diâmetro a uma taxa de 34,5 kg / s e sai a 40^circ C. O comprimento total dos tubos no trocador de calor é 60 m . Considerando condições de escoamento plenamente desenvolvido, determine:
Dados glicerina: Pr=160 ; mu=634 times 10^-6 m^2 / s ; k=0,17423 W / mK, cp=1744 J / KgK, rho=1259,6 kg / m^3.
Dados (etilenoglicol+álcool): Pr=3,15 ; mu=489 times 10^-3 N s / m^2 ; k=650 times 10^-3 W / mK, cp=4184 J / KgK, rho=984 kg / m^3.
a taxa de transferência de calor transferido no processo.

Passo 1

Beleza, o exercício é sobre um trocador de calor casco-tubos onde a glicerina (fluido quente) entra a 90 °C e sai a 40 °C, com vazão mássica de 34,5 kg/s, aquecendo uma solução etilenoglicol+álcool que vai de 10 °C a 40 °C.
Conteúdo: balanço de energia em trocador de calor.
O que precisamos: usar a fórmula do balanço para o fluido quente,
Q = dot m,cp,(Trm in-Trm out)

Passo 2

A ideia é simples: a energia que o fluido quente perde é exatamente o calor transferido. Logo, tomamos a glicerina como referência e aplicamos
Q = dot mrm glicerina;cp,rm glicerina;l(Trm in-Trm outr)
Aqui,


Passo 3

Substituindo na fórmula:
Q = 34,5;times;1744;times;(90-40)[W]
Note que

Passo 4

Calculando passo a passo:
1744 × 50 = 87 200 J/s
87 200 × 34,5 ≃ 3 008 400 W

Resposta

O fluxo de calor transferido no processo é
boxedQ approx 3,01times10^6 W;(3,01 MW)

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