Em um trocador de calor multitubular (TC-1.2) de contracorrente, a água (
) com coeficiente convectivo de
passa pelo casco em passe único, enquanto que o óleo (
) com coeficiente convectivo de
dá dois passes pelos tubos (
). A água flui a
e é aquecida de 13 K para 35 K por óleo que entra a 94 K e deixa o trocador a 60 K . Considerando um fator de incrustação de 0,002 , pede-se:
Pontos)
A vazão mássica de óleo
A vazão mássica de óleo
Passo 1
Beleza, aqui a ideia é achar a vazão mássica de óleo a partir do balanço de energia no trocador de calor. Isso cai em “trocador de calor – balanço de energia” (ou “primeiro princípio da termodinâmica”). Para resolver a gente vai usar a fórmula básica de calor transferido por um fluido:
e lembrar que o calor cedido por um fluido é igual ao calor absorvido pelo outro (Q_água = Q_óleo).
Passo 2
Vamos calcular primeiro quanto de calor a água está recebendo. A água entra a 13 °C e sai a 35 °C, com
Pra ficar tudo em unidades consistentes, passo
para kg/s:
Então o calor que a água ganha é
Passo 3
Como é contra-corrente e em regime permanente, esse mesmo
é o que o óleo está cedendo. O óleo entra a 94 °C e sai a 60 °C, com
Logo, usando
a vazão mássica de óleo é
Passo 4
Se você quiser em kg por minuto, multiplica por 60:
Resposta
A vazão mássica de óleo é aproximadamente