5- Um trocador de calor bitubular (tubos concêntricos) com configuração contracorrente é utilizado para resfriar o óleo lubrificante para um grande motor de turbina a gás industrial. A vazão mássica da água de resfriamento através do tubo interno (
\mathrm{Di}=25 \mathrm{~mm}
) é de 0,2
\mathrm{kg} / \mathrm{s}
, enquanto a vazão do óleo através da região anular
(\mathrm{De}=45 \mathrm{~mm})
é de
0,1 \mathrm{~kg} / \mathrm{s} .0
óleo e a água entram a temperaturas de 100 e
30^{\circ} \mathrm{C}
, respectivamente. Qual deve ser o comprimento do trocador, para se obter uma temperatura de saída do óleo de
60^{\circ} \mathrm{C}
? Obs: Responda utilizando o NUT

Passo 1

O enunciado descreve um trocador de calor bitubular em contracorrente onde entram:
– Água, no tubo interno D_i=25 mm), com \dot{m}_w=0{,}2 kg/s e T_{w,i}=30\,^\circC.
– Óleo, no anel externo ( D_e=45 mm), com \dot{m}_o=0{,}1 kg/s e T_{o,i}=100\,^\circC.
Pede-se o comprimento necessário para que o óleo saia a T_{o,o}=60\,^\circC usando o método NTU.
Conteúdo: método NTU para trocadores de calor em contracorrente.
O que precisamos:
  1. Calor específico ( c_p de água e óleo.
  2. Coeficiente global de transferência de calor U.
  3. Cálculo das capacidades térmicas C=\dot{m}\,c_p.
  4. NTU a partir do balanço térmico e do coeficiente de eficiência \varepsilon.
  5. A relação NTU–comprimento: \mathrm{NTU} = \frac{UA}{C_\text{mín}} = \frac{U\,\pi\,D_i\,L}{C_\text{mín}}íí.

Passo 2

Verificamos que não foram fornecidos valores de c_{p,w}, c_{p,o} nem o coeficiente global U. Sem esses dados não há como calcular nem as capacidades térmicas, nem a eficiência \varepsilon, nem a NTU e, portanto, não podemos determinar o comprimento L.

Resposta

Não é possível resolver o problema porque faltam as propriedades térmicas ( c_p da água e do óleo) e o coeficiente global de transferência de calor U.

Exercícios relacionados