Em um trocador de calor duplo tubo, 4.500 kg / h de água entram a 15^circ C e resfriam 9.000 kg / h de um óleo que tem calor específico de 0,5 kcal /(kg^circ C), de 90^circ C para 65^circ C, em contracorrente. Sabendo-se que o coeficiente global de transmissão de calor é 240 kcal /(h cdot m^2 ^circ C), determine a área superficial requerida. Dado: cp, água =1 kcal /(kg^circ C) (R : A=9,4 m^2 ).

Passo 1

Beleza, o que a questão tá dizendo é que a gente tem um trocador de calor casca-e-tubo em contracorrente onde:
  • Entram 4.500 kg/h de água a 15 °C com Deá.
  • Entra óleo quente de 9.000 kg/h, A = QU,Deó, de 90 °C e sai a 65 °C.
  • Coeficiente global de transferência de calor .
    O que teremos que usar:
  1. Balanço de energia ( ).
  2. Cálculo de (Log Mean Temperature Difference) em contracorrente:
  3. Fórmula da área do trocador:

Passo 2

Primeiro a gente acha a taxa de calor Q = dot mó<=o;cp,ó<=o;l(Tin,ó<=o - Tout,ó<=or) = 9000;times 0,5;times(90 - 65) = 9000 times 0,5 times 25 = 112,500;kcal/h que o óleo doa ao esfriar de 90 °C para 65 °C:
óóóó

Passo 3

Esse mesmo De é ganho pela água. Então a variação de temperatura da água é
Tout,água = 15 + 25 = 40;^circ C ááá
Logo, a água sai a
á

Passo 4

Agora calculamos as diferenças de temperatura em cada extremidade do trocador:
Deóá
Deóá
Como De, a fórmula do LMTD vira simplesmente
(porque quando as duas são iguais, o LMTD vale esse mesmo valor).

Passo 5

Por fim, a área é
A = QU,De

Resposta

A ≈ 9,4 m².

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