Enunciado

83 – E um trocador de calor de 1 passe no casco e 2 passes nos tubos, água fria com temperatura interna de 20   ℃ é aquecida por água na entrada a 80 ℃ . As taxas de escoamento de água quente e fria são 5000   k g / h e 10000   k g / h , respectivamente. Considerando que o trocador de calor de casco e tubo tem valor de U A s de 11699   W / K , determine as temperaturas de saída da água fria e da água quente. Considerando c p , f r i a = 4178   J / k g ⋅ K   , c p , q u e n t e = 4178   J / k g ⋅ K

Passo 1

Calcule a proporção das capacidades de calor com a seguinte relação:

c = C m i n i m C m a x i m

= m ˙ c p , f r i o m ˙ c p , q u e n t e

Substituindo pelos valores conhecidos, temos:

= 5000 × 4178 10000 × 4188

= 0,498

Vamos agora calcular a capacidade mínima por meio de:

C m i n i m = C f r i o

= m ˙ c p , f r i o

= 5000 60 × 60 k g s   × 4178 J k g ⋅ K

= 5802,778   W / K

Passo 2

O NTU do trocador de calor é expresso como:

N T U = U A s C m i n i m

= 11600 5802,778

N T U = 1,99

Na figura 11-26 Efetividade de trocadores de calor, temos que um trocador de calor de 1 passe no casco e 2 passes nos tubos, com N T U = 1,99 e c = 0 , 498 , possui a efetividade ε ≅ 0 , 68 .

Portanto, a efetividade da transferência de calor é  ε = 0 , 68 .

Passo 3

A taxa máxima de transferência de calor no trocador é dada pela seguinte equação:

Q ˙ = C m i n i m ( T q u e n t e - T f r i o )

= 5802,778 × 80 - 20

Q ˙ = 348166,667   W

A taxa real de transferência de calor do trocador de calor é:

Q ˙ = ε Q ˙ m a x i m

= 0,68 × 348166,667   W

Q ˙ = 236753,334     W

Passo 4

A temperatura de saída do lado frio é determinada como:

Q = C f r i o ( T s a í d a - T e n t r a d a )

236753,334     = 5802,778 ( T s a í d a - 20 )

T s a í d a = 60,8   ℃

Portanto, a temperatura de saída do fluído frio é 60,8   ℃ .

Passo 5

A temperatura de saída do lado quente é determinada como:

Q = C q u e n t e ( T e n t r a d a - T s a í d a )

236753,334     = ( 1000 60 × 60 × 4188 ) ( 80 - T s a í d a )

T s a í d a = 59,64     ℃

Portanto, a temperatura de saída do fluído quente é 59,64   ℃ .

Resposta

A temperatura de saída do fluído frio é 60,8   ℃ .

A temperatura de saída do fluído quente é 59,64   ℃ .

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente com parede fina deve ser utilizada para resfriar óleo c p = 2,2 k J k g . ° C de 150°C a 40°C a uma taxa de 2,3 k g s com água c p = 4,18 k J k g .
Para determinado par de fluidos, temperaturas de entrada e vazões mássicas, que tipo de trocador de calor terá mais alta efetividade: tubo duplo de escoamento paralelo, tubo duplo em contracorrente, e
Gases quentes de exaustão são utilizados em um trocador de calor casco e tubos para aquecer 3,0k g / s de água de 3 0 a 90 ° C . Os gases, que podem ser considerados como portadores das propriedades d
Um trocador de calor é formado por um feixe com 1200 tubos com paredes delgadas sobre os quais ar escoa em escoamento cruzado. Os tubos estão posicionados em linha, perfazendo 40 colunas longitudinais
42 – Usando os resultados mostrados na Tabela 11.3, determine uma expressão para a razão de efetividades de um trocador de calor com escoamento em contracorrente para um com escoamento em paralelo. Co