Um trocador de calor é utilizado no evaporador de um Chiller para resfriar água utilizando R-134a como fluido refrigerante. O refrigerante escoa em uma vazão de
com temperatura de entrada de
e título de
e temperatura de saída de saída de
e pressão de 2.1704 bar. Já a água, entra a uma temperatura de
e sai com uma temperatura de
.
Calcule o coeficiente global de transferência de calor.
Calcule o coeficiente global de transferência de calor.
Passo 1
Então, o exercício é de “trocador de calor” (heat‐exchanger), onde a gente tem:
- Refrigerante R-134a que entra no evaporador com 20 kg/h, a –8 °C e título x=20 % e sai a 0 °C (pressão de saturacão ≃2,1704 bar).
- Água que entra a 12 °C e sai a 5 °C.
O que precisamos para resolver:
- Fazer balanço de energia no refrigerante para achar a potência térmica Q.
- Calcular a diferença de temperaturas média logarítmica (LMTD).
- Usar a fórmula Q = U·A·LMTD para achar o coeficiente global U (ou, se A não for fornecida, o produto U·A).
A partir do próximo passo “
Passo 2
Passo 3
Calcular as entalpias do refrigerante usando dados de saturação de R-134a (tabelas):
– A –8 °C, sat.:
•
•
⇒ entalpia na entrada:
– A –8 °C, sat.:
•
•
⇒ entalpia na entrada:
– A 0 °C (saturado vapor),
Passo 4
Balanço de energia no refrigerante:
Passo 5
Calcular a diferença de temperatura média logarítmica (LMTD):
– No lado quente (água), as diferenças são:
– A LMTD é
– No lado quente (água), as diferenças são:
– A LMTD é
Passo 6
Agora aplicamos a equação básica do trocador:
Se a área
do trocador não vier dada, a gente só consegue achar o produto
Se
for conhecida, basta dividir:
Resposta
Coeficiente global vezes área (UA) ≃ 57,3 W/K.
Se você souber a área , o coeficiente global de transferência de calor é
Se você souber a área