Um trocador de calor é utilizado para aquecer óleo lubrificante (cp = 1900
) com gases de escape quentes (
). A taxa de fluxo mássico do óleo é de
, e a dos gases de escape é de
. O óleo entra no trocador a
, enquanto os gases entram a
. O coeficiente global de transferência de calor é de
, e a área de transferência de calor é de
. Calcule as temperaturas de saída dos fluidos quente (gases) e frio (óleo) para:
(a) Um trocador de calor de correntes paralelas.
(b) Um trocador de calor de correntes cruzadas com fluxo de gases misturado (considerando que os gases são o fluido misturado).
(a) Um trocador de calor de correntes paralelas.
(b) Um trocador de calor de correntes cruzadas com fluxo de gases misturado (considerando que os gases são o fluido misturado).
Passo 1
O enunciado trata de um trocador de calor onde um óleo lubrificante (capacidade térmica
, vazão mássica
) é aquecido por gases de escape (capacidade térmica
, vazão mássica
). As temperaturas de entrada são
(óleo) e
(gases). O coeficiente global é
e a área
. Queremos as temperaturas de saída em dois arranjos: (a) correntes paralelas; (b) correntes cruzadas com gases misturados. Para isso usaremos o método
–NTU.
–NTU.
Passo 2
Calculamos as taxas de capacidade térmica
Definimos
O número de unidades de transferência térmica é
Passo 3
Para correntes paralelas a eficácia é
O fluxo de calor máximo é
Logo as temperaturas de saída são
Passo 4
Para correntes cruzadas com gases misturados a eficácia (fluido quente misturado) é dada por
Recalculamos
Resposta
(a) Correntes paralelas:
,
.
(b) Correntes cruzadas com gases misturados:
,
.