Enunciado

Vapor deve ser condensado no lado do casco de um condensador com 2 passes no casco e 8 passes no tubo, com 20 tubos em cada passe. A água de resfriamento entra nos tubos a uma taxa de 2   k g / s . Se a área de transferência de calor for de 14   m 2  e o coeficiente global de transferência de calor é 1800   W / m 2 · K , a efetividade desse condensador será

a) 0,70

b) 0,80

c) 0,90

d) 0,95

e) 1,0

Passo 1

Dados fornecidos:

Calor específico da água: c p = 4,18   k J / k g · K  

Vazão mássica da água:  m ˙ á g u a = 2   k g / s

Coeficiente global de transferência de calor: U = 1800   W / m 2 · K

Área total da superfície: A s = 14   m 2

Passo 2

Fala galera!!

Para resolver essa questão, podemos começar calculando a taxa de capacidade de calor da água fria. Assim temos:

C c = m ˙ c c p c

Aqui,  m ˙ c é a vazão mássica de água fria e o  c p c é o calor específico da água fria.

C c = 2   k g / s × 4,18   k J / k g · K

C c = 8,36   k W / K

Temos então que a taxa mínima de capacidade térmica é

C m i n = C c = 8,36   k W / K

Passo 3

Agora, vamos calcular o número de unidades de transferência N T U do trocador de calor. Assim temos:

N T U = U A s C m i n

Aqui, U é o coeficiente global de transferência de calor, A s é a área total da superfície e C m i n é a taxa mínima de capacidade térmica. Substituindo os termos da equação pelos dados obtidos, temos:

N T U = 1800   W / m 2 · K × 14   m 2 8,36   k W / K

N T U = 3,014

Neste trocador de calor ocorre uma mudança de faze. Assim, temos que C m á x → ∞ e consequentemente c = C m i n / C m á x → 0 . Pela Tabela 11-4, vemos que a efetividade para trocadores com c = 0 é dada pela seguinte relação:

ε = 1 - exp ⁡ ( - N T U )

Substituindo os termos da relação acima pelos dados obtidos, temos:

ε = 1 - exp ⁡ ( - 3,014 )

ε = 0,95

Portanto, a efetividade desse condensador será 0,95

Resposta: Letra (d)

Resposta

(d) 0,95

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Vapor de água saturado a 100 ℃ ℃ condensa em um trocador de calor de único casco e 2 tubos com área de superfície de 0,5m 2 e coeficiente global de transferência de calor de 2000W / m 2 ⋅ K .Água fria
Água quente ( c p h = 4188J / k g ∙ K ) entra em um trocador de calor contracorrente com vazão mássica de 2,5k g / s a ​​ 100 ℃ ℃ por um tubo de parede fina concêntrico, área superficial de 23m 2 e co
O radiador de um automóvel é trocador de calor de escoamento cruzado ( U A S = 10k W / K ) que utiliza ar ( c p = 1,00k J / k g ∙ K ) para resfriar o fluido refrigerante do motor ( c p = 4,00k J / k g
Óleo quente ( c p = 2200J / k g · K ) deve ser resfriado por água ( c p = 4180J / k g · K ) em um trocador de calor casco e com 2 passa no casco e 12 tubos.Os tubos são de cobre, de paredes finas, com
Água ( c p = 4180J / k g · K ) entra nos tubos de 2,5c m de diâmetro interno de um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente a 20 ℃ ℃ a uma taxa de 2,2k g / s .A água é aquecida pela condensaç