Fenômeno de Transporte – Trocador CT 1-8 – Método da Efetividade

Óleo quente deve ser resfriado com água em um trocador de  calor  com 1 passe no casco e 8 passe nos tubos. Os tubos possuem parede fina de  aço com diâmetro interno de 1,2 cm. O comprimento de cada passe de tubo no trocador de calor é 4 m e o coeficiente global de transferência de calor (U) é 420 w/m².K. A água escoa através dos tubos a uma vazão mássica de 0,3 kg/s e o óleo escoa com  uma  vazão de 0,4 kg/s. A  água e o  óleo  entram com temperaturas de 15°C e 160°C respectivamente. Determine  a  taxa de transferência de calor em w e as temperaturas de saída da água e do óleo. Sendo o Cp H2O = 4180 j/kg.k e o Cp do óleo de 2130 j/kg.k

Resolução:

Aplicando o método da efetividade se tem:

Calculo do q Max:

O aluno deve saber que o q Max é dado pelo menor taxa capacitiva multiplicado pela diferença de temperatura das entradas.

Determinar a menor taxa capacitiva:

 

 

Então:

Logo q max é:

OBS: Como é uma diferença de temperatura, tanto faz a temperatura ser em K ou em °C, a diferença será a mesma.

Calcular a efetividade pelo método Gráfico:

O aluno deve entender que para determinar a efetividade (ξ) pelo método gráfico deve-se saber o NTU e a razão Cmin/Cmax.

Calculo do Cmin/Cmax:

Calculo do numero de unidade de transferência (NTU):

Calculo da área:

Logo:

OBS: O valor do coeficiente global de troca térmica (U) foi fornecido no enunciado da questão.

Pelo Gráfico abaixo e sabendo-se que NTU = 0,6 e Cmin/Cmax = 0,68 calcula-se o valor da efetividade ξ.

Pelo gráfico  ξ = 0,42

OBS: Esse gráfico é trocador de calor casco tubo com um passe no casco e múltiplos passes de dois nos tubos. Logo pode ser usado para trocador CT 1-8

Calculo da temperatura de saída da água:

Como a água absorve q para ser aquecida logo + q

Calculo da temperatura de saída do óleo:

Como o óleo libera q para ser aquecida logo – q

Bons Estudos

 

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