Enunciado

47 - Um trocador de calor de escoamento paralelo de tubo duplo é usado para aquecer a água fria da torneira com água quente. A água quente c p = 4,25 k J k g ⋅ K entra no tubo a 85   ° C a uma taxa de 1,4   k g / s e sai a 50   ° C . O trocador de calor não é bem isolado e estima-se que 3% do calor liberado pelo fluido quente seja perdido no trocador de calor. Considerando que o coeficiente global de transferência de calor e a área de superfície do trocador de calor forem 1150 W m 2 ⋅ K   e 4   m 2 , respectivamente, determine a taxa de transferência de calor para a água fria e a diferença de temperatura média logarítmica para esse trocador de calor.

Passo 1

Determine a taxa de transferência de calor da água quente por meio da seguinte equação:

Q ˙ = m ˙ c p ( T s a í d - T e n t r a d )

= 1,4 k g s × 4,25 k J k g ⋅ ℃ × 85 - 50 ℃

Q ˙ = 208,3   k W

A taxa de transferência de calor neste radiador da água quente para a água fria é determinada pelo balanço energético.

Como o trocador de calor não é bem isolado, 3% do calor liberado pelo fluido quente é perdido no trocador de calor, então a taxa de ganho de calor pela água fria é reduzida.

Q ˙ H 2 O , f r i a = 1 - 0,03 Q ˙ H 2 O , q u e n t e

= 1 - 0,03 208,3

Q ˙ H 2 O , f r i a = 202,051   k W

Passo 2

A diferença de temperatura média do log para este trocador de calor é:

Q ˙ = A s U ∆ T l m

∆ T l m = Q ˙ A s U

= 202,051 × 10 3   W 1150   W m 2 ⋅ ℃ × 4   m 2

∆ T l m = 43,924   ℃

Resposta

Q ˙ H 2 O , f r i a = 202,051   k W

∆ T l m = 43,924   ℃

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

38 - Um trocador de calor de contracorrente é indicado para ter o coeficiente de transferência global de transferência de calor de 284W / m 2 ⋅ K quando operando o projeto em condições limpas.O fluido
43 - Um trocador de calor de casco e tubo é usado para aquecer 14k g / s de óleo ( c p =2,0k J / k g ⋅ K ) de 20° C a 46° C .O trocador de calor tem 1 passe no casco e 6 passes nos tubos.A água entra
46 – Um trocador de calor com 1 passe no casco e 8 passes nos tubo é utilizado para aquecer glicerina c p = 2,5k J ⋅ ℃ ℃ de 27℃ ℃ para 60℃ ℃ com água quente c p = 4,18k J ⋅ ℃ ℃ , que entra a 80℃ ℃ nos
40 - O etileno glicol é aquecido de 25° C a 40° C a uma taxa de 1,5k g / s em um tubo horizontal de cobre k=386 W m ⋅ K com um diâmetro interno de 2,0c m e um externo de 2,5c m .O vapor saturado ( T g
48 - Um trocador de calor de tubo duplo de parede fina em contracorrente deve ser usado para resfriar o óleo c p = 2200 J k g ⋅ K de 150° C a 50° C a uma taxa de 2,5k g / s pela água c p = 4180 J k g