- Utiliza-se um permutador anelar contracorrente para aquecer
de água que entra a
, à custa de
de água que entra a
. A área de permuta é de
e o coeficiente global de transmissão de calor é
.
a) Calcular as temperaturas de saída dos fluidos.
b) Quais as alterações a efectuar se se pretender que a água fria saia a uma temperatura de
.
a) Calcular as temperaturas de saída dos fluidos.
b) Quais as alterações a efectuar se se pretender que a água fria saia a uma temperatura de
Passo 1
O enunciado descreve um permutador anelar contracorrente que aquece uma vazão de água fria
que entra a
utilizando uma vazão de água quente
que entra a
. A área de troca é
e o coeficiente global de transmissão de calor vale
. Vamos adotar
para a água e usar o método NTU-efetividade para permutador contracorrente. Na parte (a) calculamos as temperaturas de saída; na parte (b) ajustamos as condições para que a água fria saia a
.
Passo 2
Calculamos as taxas de capacidade térmica de cada corrente:
Identificamos
Passo 3
Calculamos o número de transferência de calor adimensional (NTU):
Passo 4
Para contracorrente, a efetividade é
onde
e
. Logo
Passo 5
O fluxo de calor é
As temperaturas de saída são
Passo 6
Agora queremos
. O calor necessário é
A efetividade exigida fica
Passo 7
Resolvendo para NTU em contracorrente:
Portanto o novo produto
deve ser
Passo 8
Como
permanece
, a área requerida passa a ser
Em alternativa, mantendo
, seria preciso reduzir
para
Resposta
(a)
,
.
(b) Para obter basta reduzir
de
para
, por exemplo diminuindo a área de
para
(mantendo
constante).
(b) Para obter