Querendo realizar uma montagem em que as temperaturas de saída de água quente e água fria sejam as mais próximas possíveis e a transferência de calor seja a maior possível, qual deve ser a configuração da montagem do trocador?
a) O trocador de calor deve ser conectado em contracorrente.
b) O trocador de calor deve possuir as mesmas temperaturas nas entradas.
c) O trocador de calor deve ser conectado em correntes paralelas.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um exercício sobre trocadores de calor e quer saber qual configuração usar para que as temperaturas de saída da água quente e da água fria fiquem bem próximas e, ao mesmo tempo, maximize a transferência de calor. Para resolver isso, vamos precisar entender como diferentes configurações de fluxo em um trocador de calor funcionam.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre as duas principais configurações de fluxo em trocadores de calor: correntes paralelas e contracorrente.
  • Correntes Paralelas: Nesse arranjo, a água quente e a água fria entram pelo trocador no mesmo lado e fluem na mesma direção. Elas passam uma pela outra, mas como estão indo juntas, a diferença de temperatura entre elas diminui de forma linear.
  • Contracorrente (Contracorrente): Aqui, a água quente e a água fria entram pelos lados opostos do trocador e fluem em direções opostas. Isso permite uma troca de calor mais eficiente porque a água fria pode continuar a receber calor mesmo conforme a água quente esfria ao longo do trocador.

Passo 3

Agora, vamos analisar qual dessas configurações atende melhor aos seus objetivos:
  • Temperaturas de saída próximas: A configuração contracorrente permite que as temperaturas das duas correntes se aproximem mais, porque a água fria pode continuar a se aquecer ao longo de todo o caminho, chegando perto da temperatura de saída da água quente.
  • Maior transferência de calor: A contracorrente também é mais eficiente na transferência de calor porque mantém uma maior diferença de temperatura ao longo do trocador, o que favorece a troca de energia térmica.
Em contraste, na configuração de correntes paralelas, a eficiência é menor porque a diferença de temperatura diminui mais rapidamente, limitando a transferência de calor e impedindo que as temperaturas de saída fiquem tão próximas.

Resposta

A opção a) O trocador de calor deve ser conectado em contracorrente é a melhor escolha para alcançar as temperaturas de saída mais próximas e maximizar a transferência de calor.

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