Enunciado

Um trocador de calor contém 400 tubos com diâmetro interno de 23 mm e diâmetro externo de 25 mm. O comprimento de cada tubo é 3,7 m. A diferença média de temperatura logarítmica corrigida é 23 °C, enquanto o coeficiente de transferência de calor da superfície interna é 3410   W / m 2 ⋅ K e o coeficiente de transferência de calor por convecção da superfície externa é de 6820   W / m 2 ⋅ K . Considerando que a resistência térmica dos tubos é desprezível, determine a taxa de transferência de calor.

Passo 1

De uma certa forma, esta questão é bem simples. Como ela nos pede para calcularmos a taxa de transferência de calor para este trocador, basta utilizarmos a seguinte relação:

Q ˙ = n U 0 A 0 Δ T m l

Detalhe para o n na frente. Ele significa o número de tubos do nosso trocador!

Além disto, percebam que a questão já nos forneceu a área de superfície e a diferença média de temperatura logarítmica. Nosso único trabalho então é calcularmos o coeficiente global de troca de calor.

Portanto, considerando a resistência térmica dos tubos desprezíveis, basta aplicarmos a seguinte relação:

1 U 0 A 0 = 1 h i A i + 1 h 0 A 0

1 U 0 A 0 = 1 h i π D i L + 1 h 0 π D 0 L = 1 3410 ⋅ π ⋅ 0,023 ⋅ 3,7 + 1 6820 ⋅ π ⋅ 0,02 5 ⋅ 3,7

1 U 0 A 0 = 1,60147 ⋅ 10 - 3

U 0 A 0 = 624,426   W / K

Portanto, a taxa de transferência do trocador é:

Q ˙ = 400 ⋅ 624,426 ⋅ 23 = 5,74 ⋅ 10 6   W

Finalizando então a questão!

Resposta

A taxa de transferência de calor do trocador é igual a:

Q ˙ = 5,74 ⋅ 10 6   W

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