Enunciado

99- Um condensador de grande porte (trocador de calor) que vai ser utilizado numa central de potência precisa transferir 100   M W da água que escoa no ciclo de potência para a água do mar (que é bombeada do mar para o trocador de calor). Admita que a parede que separa a água do ciclo da água do mar apresenta espessura de 4   m m e que seja construída com aço (condutibilidade térmica igual a 50   W / m K ). Um dos critérios de projeto do condensador é que a diferença máxima de temperatura permitida entre os dois fluidos é 5   ° C . Admitindo que os coeficientes de transferência de calor são muito grandes, determine a área mínima de transferência de calor deste condensador.

Passo 1

Questão grande assim me desanima a ler:

Mas vamos lendo com calma que tudo vai dar certo no final :D

Primeiro temos um trocador de calor de nível ULTRA MEGA de potência que troca 100   M W   de calor (coisa de gente grande aqui), esse trocador tem uma parede de 4   m m (portanto isso nos leva a crer que vamos ter uma questão de condução térmica aqui)

Dando sequência a condutibilidade térmica é de 50   W / m K (falei que era condução) e um dos critérios do projeto é que o Δ T = 5   ° C (em linhas gerais é isso) no final ele pede a área

Anotando o que pegamos temos:

Q ˙ = 100   M W

Δ x = 4   m m

Δ T = 5   ° C

k = 50   W / m K

Pede-se a área A do trocador

Passo 2

Pela fórmula da condução térmica temos:

Q ˙ = k A Δ T Δ x

Isolando a área temos:

A = Q ˙ Δ x k Δ T

Substituindo os valores dados teremos:

A = 100 × 10 6 W ⋅ ( 4 × 10 - 3 ) [ m ] 50   W m K ⋅ 5   [ Δ C ] = 1600   m 2

Para se ter um idéia é 22% da área do campo do Maracanã

Resposta

1600   m 2

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