Questão 4 (1,0 Ponto) Um trocador de calor que opera em contra corrente terá o coeficiente global de transferência de calor menor que um trocador em corrente paralela operando nas mesmas condições de fluxo, área e fluidos? Justifiaue.

Passo 1

O enunciado pergunta se, mantendo iguais os fluidos, as vazões, a área de troca e a geometria, o coeficiente global de transferência de calor U de um trocador em contracorrente é menor do que o de um trocador em correntes paralelas. O conteúdo que vamos usar envolve a definição de U em função das resistências térmicas: das películas internas e externas e da parede.

Passo 2

Escrevemos a expressão geral que relaciona U com as resistências térmicas em série (por unidade de área):
\frac{1}{U} \;=\; \frac{1}{h_i} \;+\; R_{\text{parede}} \;+\; \frac{1}{h_o}
onde
  • h_i é o coeficiente convectivo da película interna,
  • h_o é o coeficiente convectivo da película externa,
  • R_{\text{parede}} é a resistência térmica da parede (depende apenas da condutividade e da espessura).

Passo 3

Observação importante: h_i e h_o dependem das propriedades do fluido (viscosidade, condutividade, calor específico), da geometria do canal e do número de Reynolds, mas não do arranjo global (contra ou paralela). Também R_{\text{parede}} é exclusiva da parede metálica. Logo, se mantemos vazão, fluidos e geometria, as resistências não se alteram quando trocamos de distribuição de fluxos.

Passo 4

Concluímos que o coeficiente global U não varia entre um trocador em contracorrente e um em corrente paralela, desde que todas as demais condições (vazões, propriedades, área e geometria) permaneçam iguais. O que muda entre os dois arranjos é o \Delta T médio logarítmico (LMTD) e, portanto, a capacidade de transferência de calor, mas não o valor de U.

Resposta

Não. O coeficiente global de transferência de calor U é o mesmo nos dois arranjos (contra e paralela) quando as vazões, as propriedades dos fluidos, a área de troca e a geometria são idênticas, pois U depende apenas das resistências térmicas das películas e da parede, e não do tipo de escoamento.

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