Em um trocador de calor multitubular (TC-1.2) de contracorrente, a água ( Cp =4,188 KJ / Kg K ) com coeficiente convectivo de 73,8 W / m^2 K passa pelo casco em passe único, enquanto que o óleo ( cp=1,897 KJ / Kg K ) com coeficiente convectivo de 114 W / m^2 K dá dois passes pelos tubos ( F=0,95 ). A água flui a 23 Kg / min 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: (2,5 Pontos)
A área de troca de calor necessária para o trocador

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem um trocador multitubular em contracorrente:
  • Fluido no casco (água): , , vazão de , entra a e sai a .
  • Fluido nos tubos (óleo): , , entra a e sai a , tem fator de correção de passe .
  • Incrustação geral: .
Conteúdo: trocador de calor de fluxo contracorrente, cálculo de , coeficiente global (com resistências de convecção e incrustação) e LMTD corrigido por .

Passo 2

Calcular a taxa de calor dot mw=23;kg/min60 = 0,3833;kg/s usando a água (qualquer lado serve, mas aqui uso a água):
  1. Converter vazão para Q = 0,3833;times 4188;J/(kg·K) times (35-13);K = 35324;W :
  1. Aplicar :

Passo 3

Calcular o coeficiente global 1U = 1hw ;+; 1ho ;+; Rf = 173,8 + 1114 + 0,002;;(m^2·K/W) . A resistência térmica total por unidade de área é
1U = 0,01355 + 0,00877 + 0,002 = 0,02432 Longrightarrow U = 10,02432 approx 41,1;W/(m^2·K)
Calculando:

Passo 4

Determinar o LMTD corrigido pelo fator De:
  1. Diferenças de temperatura nas extremidades (contracorrente):
De
De
  1. LMTD “ideal”:
De
  1. Aplicar o fator de correção :

Passo 5

Finalmente, a área de troca necessária é
A = Q,U,De

Resposta

A área de troca requerida é aproximadamente .

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