Um trocador de calor compacto de contracorrente tem uma área superficial de
. O trocador é usado para préaquecer a corrente de ar que entra no queimador de uma turbina a gás usando os gases de combustão que deixam esta turbina a gás. O ar entra a
e os gases de combustão entram na unidade a
. Os fluidos, de vazão mássica de
, não são misturados enquanto passam pelo trocador. O coeficiente global de transferência de calor vale
. Deseja-se estimar a temperatura dos gases (ar e gases de combustão) que deixam o trocador de calor.
Solução:
O calor específico dos gases sera avaliados à temperatura média de
e, da Tabela A-2, vale
. As capacidades térmicas dos dois fluxos de fluidos são iguais.
Solução:
O calor específico dos gases sera avaliados à temperatura média de
e, da Tabela A-2, vale
. As capacidades térmicas dos dois fluxos de fluidos são iguais.
A efetividade é determinada por gráficos ou equação. Para NUT
e
efetividade é 0,8 .
A quantidade de calor transferido entre os fluidos é:
Thi -Tci
As temperaturas de saída dos gases do trocador de calor são:
Gases quentes:
Tho - Thi
Tho -190
Tho
Gases Frios:
As temperaturas de saída dos gases do trocador de calor são:
Gases quentes:
Passo 1
Beleza, então o que temos é um trocador de calor de contracorrente com área de 200 m². De um lado entra ar a 10 °C e, do outro, gases de combustão a 190 °C — cada fluxo tem vazão mássica de 1,6 kg/s. O coeficiente global é U = 30 W/(m²·°C).
Conteúdo: método NTU-efetividade.
O que vamos precisar:
Conteúdo: método NTU-efetividade.
O que vamos precisar:
- Calcular as capacidades térmicas
. - Calcular o número de unidades de transferência (NTU).
- Achar a efetividade
para contracorrente com razão de capacidades . - Ver o calor trocado
. - Finalmente, achar as temperaturas de saída.
Passo 2
Primeiro achamos o calor específico e a capacidade térmica:
– Pelo enunciado, em torno de 100 °C: .
– Como , a capacidade de cada fluido é
– Pelo enunciado, em torno de 100 °C:
– Como
Aqui
.
Passo 3
Agora o NTU (Number of Transfer Units):
Passo 4
Para um trocador de contracorrente com razão
, a efetividade é
Passo 5
Com a efetividade em mãos, o calor trocado é
Passo 6
Finalmente, as temperaturas de saída:
– Para o fluido quente (gases):
– Para o fluido quente (gases):
– Para o fluido frio (ar):
Resposta
Temperatura de saída dos gases quentes: aproximadamente 46 °C
Temperatura de saída do ar pré-aquecido: aproximadamente 154 °C
Temperatura de saída do ar pré-aquecido: aproximadamente 154 °C