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 20 kg / h com temperatura de entrada de -8^circ C e título de 20 % e temperatura de saída de saída de 0^circ C e pressão de 2.1704 bar. Já a água, entra a uma temperatura de 12^circ C e sai com uma temperatura de 5^circ C.
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:
  1. Fazer balanço de energia no refrigerante para achar a potência térmica Q.
  2. Calcular a diferença de temperaturas média logarítmica (LMTD).
  3. 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.:
h1 ;=; hf ;+; x,hfg ;=;240 + 0,20times160 ;=;240 + 32 =272;kJ/kg í

⇒ entalpia na entrada:
– A 0 °C (saturado vapor),

Passo 4

Balanço de energia no refrigerante:
dot mref = 20;kg/h3600;s/h =0,005556;kg/s,
Q = dot mref,(h2 - h1) =0,005556;(400 - 272)times10^3 approx711;W

Passo 5

Calcular a diferença de temperatura média logarítmica (LMTD):
– No lado quente (água), as diferenças são:
Deá
á
– A LMTD é

Passo 6

Agora aplicamos a equação básica do trocador:
Q = U,A,De
Se a área U,A = QDe do trocador não vier dada, a gente só consegue achar o produto
U = U,AA
Se for conhecida, basta dividir:

Resposta

Coeficiente global vezes área (UA) ≃ 57,3 W/K.
Se você souber a área U = 57,3A[W/(m^2,K)] , o coeficiente global de transferência de calor é

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