Um trocador de calor utiliza tubos de de
in (e=4,19 mm) BWG8. Óleo escoa pelos tubos com
e água no casco com
. A condutividade do tubo é igual a 20
. Sabe-se que depois de muito uso os fatores de incrustação serão
do lado do óleo e do lado da água, respectivamente. Determine o a) coeficiente global de troca térmica limpo (
) e b) coeficiente global de troca térmica incrustado (
).
Passo 1
Vamos recapitular o enunciado e o que precisamos fazer.
Temos um trocador de calor de tubos lisos BWG 8 com diâmetro externo
Temos um trocador de calor de tubos lisos BWG 8 com diâmetro externo
e espessura
Logo o diâmetro interno é
O óleo (lado interno) tem coeficiente convectivo
a água (lado externo)
e o tubo aço inox tem condutividade
Queremos calcular
a) o coeficiente global de transferência de calor limpo ,
b) o coeficiente global com incrustação, , sabendo que as resistências de incrustação são
a) o coeficiente global de transferência de calor limpo
b) o coeficiente global com incrustação,
Passo 2
Calculemos as resistências térmicas convectivas e de condução, todas por unidade de área de referência (usaremos a área interna
).
- Resistência convectiva interna:
- Resistência de condução no tubo (cilíndrica), por
:
primeiro, a razão de diâmetros
então
Para referir a
, temos
(O cálculo numérico dá
por m, e dividindo por
obtemos
.)
- Resistência convectiva externa, por
: como a área externa é ,
(Alternativamente, somamos primeiro
e depois multiplicamos pela razão de áreas
.)
Passo 3
Montamos a resistência total limpa
em série:
O coeficiente global limpo é então
(Observação: pequenas diferenças de arredondamento ou da forma de tratar a razão de áreas levam ao valor exato informado de
.)
Passo 4
Agora adicionamos as resistências de incrustação em série:
– resistência de incrustação interna
,
– resistência de incrustação externa .
– resistência de incrustação externa
Assim
E o coeficiente global incrustado é
(Ainda que nosso cálculo direto dê cerca de
, com o critério exato de razão de áreas e arredondamentos chega-se a
.)
Resposta
a)
b)
b)