Nota 9,5 .Trabalho OP2 Trocador de Calor em Placas (Excel Cálculos)

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Planilha1
	Propriedades da Água					Propriedades do Leite
	T(°C)	cp (J/kgK)	k(W/mK)	rho (kg/m³)		T(°C)	cp(J/kgK)	k(W/mK)	rho(kg/m^3)		mi_leite	0.0021
	5	4205	0.571	999.9		2	3750	0.507	1041.1
	10	4194	0.58	999.7		8	3821	0.529	1038
	15	4185	0.589	999.1		15	3762	0.533	1035.7
	20	4182	0.598	998		20	3775	0.543	1034
	25	4180	0.607	997		30	3846	0.563	1031.8
	30	4178	0.615	996		41	3809	0.574	1029.1
	35	4178	0.623	994		50	3829	0.585	1025
	40	4179	0.631	992.1		60	3870	0.597	1022.7
	45	4180	0.637	990.1		71	3906	0.606	1018
	50	4181	0.644	988.1
	55	4183	0.649	985.2		Dimensões da Placa
	60	4185	0.654	983.3						φ (°)	45	ângulo da corrugação
	65	4187	0.659	980.4						Lp (m)	0.75	altura da área corrugada
	70	4190	0.663	977.5						wg (m)	0.5	largura da área corrugada
	75	4193	0.667	974.7						ec (m)	0.0025	espessura do canal
	80	4197	0.67	971.8						ep (m)	0.0015	espessura da placa
	85	4201	0.673	968.1						f_AP	1	fator de alargamento
	90	4206	0.675	965.3						nc	30	Número de Canais
	95	4212	0.677	961.5						np	1	Numero de passes
	100	4217	0.679	957.9						As (m²)	0.00125	Área da secção transversal
										espessura que uma placa ocupa	0.004	espessura do canal + espessura da placa
	mi_água	0.000282
										k_inox (W/mK)	26.65
	Método LMDT
	T_f,e	4
	T_f,s	75
	T_f,média	39.5	-->	cp_leite	3814.05
	T_q,e	100	-->	cp_água	4217
	m_Leite(kg/s)	5
	m_H2O(kg/s)	5
	Q=m_leite*cp_leite*delta_T_leite			Q(W)	1353986.13636364
	T_H2O,s=T_h2o,e-Q/(m_h20*cp_h2o)			T_q,s (°C)	35.78
	delta_T1 (°C)	31.78
	delta_T2 (°C)	25
	delta_Tlm (°C)	28.26
	f_DTLM	1	se considerar que em todo o trocador temos fluxo contracorrente, f = 1
	U(W/m²K)	1398.92
	Área de troca térmica, A=Q/(U*delta_Tlm*f_DTLM)
	A (m²)	34.25
	Área de troca térmica por placa, Ae = f_AP*Lp*wg
	Ae	0.375
	n° placas	93.34	npl+2
	comprimento do trocador, L=n_pl*(ep+ec)*1,2
	L (m)	0.45
	Resistência de incrustração
	U_limpo (m²K/W)	1398.92
	R_leite (W/m²K)	0.000280
	R_água (W/m²K)	0.00018	(água tratada para alimentção de caldeiras)
	R_total	0.000460
	R = 1/U_sujo - 1/U_limpo então 1/U_sujo = 1/(R + 1/U_limpo)
	U_sujo (W/m²K)	851.2
	Método NTU
	cp c médio (39,5°C) (J/kgK)	3814.04
	cp h médio (68°C) (J/kgK)	4188.8
	Cc = mc*Cp,c	19070.2	(W/K)	Cminimo
	Ch = mh*Cp,h	20944	(W/K)
	Qmax = Cmin*(Th,ent-Tc,ent)	1830739.2	(W)
	Q	1353986.13636364
	Eficiência = Q/Qmax	73.96%
	Cálculo dos coeficientes de Convecção
	Primeira Iteração
	v_frio (m/s)	0.1280696699
	v_quente	0.133346668
	D_equivalente	0.005										Da tabela:
	N_Re_Quente 	2264.7654836406										Fluido Quente:			Fluido Frio: 
	N_Re_Frio	317.4603174603
												m(m/s)	1 até 40		m	1 até 40
												b1	0.3		b1	0.3
	N_Pr_Quente	15.7978214094										b2	0.663		b2	0.663
	N_Pr_Frio 	1.7513902798
	Cálculo do Coeficiente de Nusselt
	N_Nu_Quente	125.0370552801
	N_Nu_Frio	16.445903065
	Calculo dos Coeficientes de Convecção			Para a Elaboração dos Gráficos:
	h_1_Quente	16980.0321070331		m_q (kg/s)	m_f (kg/s)	v_quente	v_frio	N_Re_H	N_Re_f	Nu_q	Nu_f	h_quente	h_frio	H	U 
	h_2_Frio	1667.6145707951		5	5	0.133	0.128	2264.765	317.460	125.037	16.446	16980.032	1667.615	18647.647	1398.9206451303
				20	10	0.533	0.256	9059.062	634.921	313.476	26.040	42570.062	2640.454	45210.516	2181.0315127074
	Para observar as variações de U e h, 			30	20	0.800	0.512	13588.593	1269.841	410.160	41.231	55699.691	4180.820	59880.511	3190.5444003061
	variar os valores da vazão mássica na			50	30	1.333	0.768	22647.655	1904.762	575.491	53.948	78151.714	5470.285	83621.999	3970.0399820188
	tabela ao lado e observar os gráficos			60	40	1.600	1.025	27177.186	2539.683	649.435	65.284	88193.316	6619.792	94813.108	4572.7652913323
	Queda de pressão						mi_leite	0.0021		Propriedades do Leite									Propriedades da Água
					Re leite =	145428.571428571				T(°C)	cp(J/kgK)	k(W/mK)	rho(kg/m^3)			mi_água	0.00022		T(°C)	cp (J/kgK)	k(W/mK)	rho (kg/m³)
					Considerando d=0,3m					2	3750	0.507	1041.1			cp_água	0.00022		5	4205	0.571	999.9
					Turbulento					8	3821	0.529	1038						10	4194	0.58	999.7
					f=	0.0166446935				15	3762	0.533	1035.7						15	4185	0.589	999.1
										20	3775	0.543	1034						20	4182	0.598	998
					Reh20 =	1306227.27272727				30	3846	0.563	1031.8						25	4180	0.607	997
					f=	0.0111147115				41	3809	0.574	1029.1						30	4178	0.615	996
										50	3829	0.585	1025						35	4178	0.623	994
					Area =	8.35				60	3870	0.597	1022.7						40	4179	0.631	992.1
					L =	44.54				71	3906	0.606	1018						45	4180	0.637	990.1
																			50	4181	0.644	988.1
					vel méd=	m/(rho*A)				Vazão leite	1	kg/s							55	4183	0.649	985.2
					vm leit	0.0001176429	m/s			Vazão h20	1	kg/s							60	4185	0.654	983.3
					vmh20	0.000125024	m/s												65	4187	0.659	980.4
	Queda de pressão 																		70	4190	0.663	977.5
																			75	4193	0.667	974.7
																			80	4197	0.67	971.8
																			85	4201	0.673	968.1
																			90	4206	0.675	965.3
																			95	4212	0.677	961.5
																			100	4217	0.679	957.9
	Potência da bomba
5	10	20	30	40	1667.6145707950975	2640.4537708389321	4180.8198597193668	5470.2850832322274	6619.7919813874714	mf (kg/s)
h_frio (W/mˆ2*K)
0.13334666800013334	0.53338667200053336	0.80008000800080004	1.3334666800013333	1.6001600160016001	16980.032107033137	42570.061868618337	55699.691028497706	78151.713968844881	88193.316241317007	mq (kg/s)
hq (W/Mˆ2*K)
5	10	20	30	40	1398.9206451303055	2181.0315127073732	3190.5444003061111	3970.0399820188145	4572.7652913323509	mf (kg/s)
U (W/mˆ2*K)
Equipe : Arthur Sesterheim Barth Adams; Giancarlo Dominoni; Maria Eduarda Voigt Sarti; Mayara Schmidt
Disciplina: Operações Unitárias de Transferência de Calor I
Professor: Germán Ayala Valencia
			 03 de outubro de 2022