Questão 04) Um trocador de calor de escoamento cruzado ar-água com uma eficiência de
é utilizado para aquecer água (
) com ar quente (
). A água entra no trocador de calor a
com uma taxa de
, enquanto o ar entra a
com uma taxa de
. Se o coeficiente global de transferência de calor é de
. considere que ambos os fluidos são sem mistura.
a) A área do trocador de calor
b) As temperaturas de saídas dos fluidos
a) A área do trocador de calor
b) As temperaturas de saídas dos fluidos
Passo 1
O trocador em escoamento cruzado tem eficiência
. A água (fluido frio) entra a
com
e
, o ar (fluido quente) entra a
com
e
. O coeficiente global é
.
Conteúdo: método efetividade-NTU para trocador cruzado com ambos os fluidos sem mistura.
Plano de ataque:
1.Calcular as capacidades térmicas ,
, identificar
e a razão de capacidades
.
2.Usar para obter
e as temperaturas de saída.
3.Empregar a correlação de efetividade-NTU para escoamento cruzado sem mistura
Conteúdo: método efetividade-NTU para trocador cruzado com ambos os fluidos sem mistura.
Plano de ataque:
1.Calcular as capacidades térmicas
2.Usar
3.Empregar a correlação de efetividade-NTU para escoamento cruzado sem mistura
para calcular
.
4.Calc ular a área .
4.Calc ular a área
Passo 2
Calculemos as capacidades térmicas:
Dessa forma
e
.
A razão de capacidades é
A razão de capacidades é
Passo 3
A taxa de calor trocada é
As temperaturas de saída seguem de
Passo 4
Usamos a correlação de efetividade para escoamento cruzado sem mistura em ambos os fluidos:
Substituindo
e
e resolvendo numericamente por tentativa e erro, obtém-se
Passo 5
Finalmente a área do trocador é
Resposta
Área do trocador:
.
Temperaturas de saída: e
.
Temperaturas de saída: