Em um trocador casco e tubo, óleo quente, passando pelos tubos, é usado para aquecer uma descarga de água de
, que passa pela carcaça, desde
até
. Para um coeficiente global de transferência de calor de
, calcular a área de transferência de calor se o óleo entra a
e sai a
. Calcule a área para (a) um passe no casco e 2 passes nos tubos e (b) dois passes no casco e 2 passes nos tubos.
Passo 1
O enunciado descreve um trocador casco-tubos em que óleo quente passa pelos tubos de um lado e aquece água que circula na carcaça do outro. A água recebe uma vazão mássica
e é aquecida de
até
. O óleo entra nos tubos a
e sai a
. O coeficiente global de troca é
. Pede-se a área de troca
para dois arranjos de passes:
a) um passe no casco e dois passes nos tubos (configuração 1–2)
b) dois passes no casco e dois passes nos tubos (configuração 2–2)
a) um passe no casco e dois passes nos tubos (configuração 1–2)
b) dois passes no casco e dois passes nos tubos (configuração 2–2)
Para resolver, vamos precisar de:
– cálculo do fluxo de calor a partir da água;
– temperatura média logarítmica ;
– determinação de e
;
– fator de correção (obtido em gráfico/tab. para cada arranjo 1–2 e 2–2);
– e finalmente .
– cálculo do fluxo de calor
– temperatura média logarítmica
– determinação de
– fator de correção
– e finalmente
Passo 2
Calcular a carga térmica usando a água como referência:
Passo 3
Determinar as capacidades térmicas e os parâmetros típicos:
Como
, temos
Logo
E define-se também
Passo 4
Calcular a diferença de temperatura média logarítmica
no caso contracorrente ideal (antes de aplicar
):
Passo 5
A área de troca é dada por
Fica então faltando o fator de correção
, que depende do arranjo de passes e dos parâmetros
e
.
Passo 6
Para o caso a) 1 passe no casco e 2 passes nos tubos (configuração 1–2), consulta-se o gráfico ou tabela de fator de correção de LMTD e encontra-se tipicamente
Logo
Passo 7
Para o caso b) 2 passes no casco e 2 passes nos tubos (configuração 2–2), o fator de correção obtido em gráfico/tab. é
Portanto
Resposta
Para
,
e
:
(a) 1 pase no casco, 2 pases nos tubos:
(b) 2 pases no casco, 2 pases nos tubos:
(a) 1 pase no casco, 2 pases nos tubos:
(b) 2 pases no casco, 2 pases nos tubos: