TCM unidade 4 A 46

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TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA
UNIDADE 4:UNIDADE 4:
Trocadores de Calor, Propriedades Radiação 
Térmica e Troca Radiativa entre SuperfíciesTérmica e Troca Radiativa entre Superfícies
(CAPÍTULOS 11,12,13 DO LIVRO TEXTO)
DIA 46
TROCADORES DE CALOR
Análise de Trocadores de Calor: O Método da Efetividade - NUT
TROCADORES DE CALOR
Método da Média Logarítmica das Diferenças deTemperatura
-Temperaturas de entrada e saída dos fluidos são especificadas
-Coeficiente Global de transferência de calor U é especificado
-Se apenas as temperaturas de entrada forem especificadas há a
necessidade de um processo interativo.
Método -NUT ou Método da Efetividade
-Temperaturas de entrada dos fluidos são especificadas
-Vazões dos fluidos são especificadasp
- Coeficiente Global de transferência de calor U é especificado
TROCADORES DE CALOR
A Efetividade  é definida como:
TROCADORES DE CALOR
ˆq Taxa real de transferencia de calor
ˆq Taxa maxima de transferencia de calor
   (1)
maxq Taxa maxima de transferencia de calor 
   t f tq mc T T onde:    max p q,ent f ,entminq mc T T onde:
   p minmc é o menor valor de entre os fluidospmc
A i d d t l d t f ê i d l dAssim, dados  e qmax a taxa real de transferência de calor q pode
ser determinada como segue:
   T Tmaxq q    p q,ent f ,entminq mc T T  (2)
TROCADORES DE CALOR
Definindo o número de unidades de transferência (NUT), parâmetro
di i l l ili d li d d d
TROCADORES DE CALOR
AUNUT  (5)
adimensional amplamente utilizado em análises de trocadores de
calor, como
min
NUT
C
( )
Na literatura especializada, sabe-se que
Esta relação é encontrada a partir do seguinte processo: De (2), temos
que a  é
p , q
     p q ent f ent min q ent f enti
q q
mc T T C T T
   
que a  é
(3)     p q,ent f ,ent min q,ent f ,entmin
A taxa real de transferência de calor q é dada por:
minConde é o menor valor de mcp entre os fluidos
   q p,q q,ent q,sai f p,f f ,sai f ,entq m c T T m c T T    
A taxa real de transferência de calor q é dada por:
(4)
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALOR
Gráficos de Efetividade x NUT
TROCADORES DE CALOR
NUT NUT
Correntes Paralelas F11.10 Contracorrente F11.11
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
Gráficos de Efetividade x NUT
NUT NUT
d i D i tUm passe no casco e dois, quatro,
seis, etc. passes nos tubos F 11.12
Dois passes no casco e quatro,
oito, doze, etc. passes nos tubos F11.13
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
Cruzado com um passe, com os dois
fluidos não misturados F 11.14
Cruzado com um passe, com um fluido
misturado e o outro não misturado F11.15
TROCADORES DE CALOR
EXEMPLO 11.3 - Gases quentes de exaustão, a uma temperatura de 
TROCADORES DE CALOR
q , p
300°C, entram em um trocador de calor com tubos aletados e escoamento 
cruzado e deixam esse trocador a 100°C, sendo usados para aquecer uma 
d k d á d d ° ° f l b lvazão de 1 kg/s de água pressurizada de 35°C a 125°C. O coeficiente global 
de transferência de calor com base na área superficial no lado do gás é igual 
a U = 100 W/(m2 · K) Utilizando o método ε NUT determine a área a Uq = 100 W/(m K). Utilizando o método ε–NUT, determine a área 
superficial no lado do gás, Aq, necessária para a troca térmica especificada.
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
EXEMPLO 11.4
Considere o projeto do trocador de calor do Exemplo 11.3, ou seja, de um 
trocador com tubos aletados e escoamento cruzado, com um coeficiente 
l b l d f ê d l á l d d á 2global de transferência de calor e área no lado do gás 100 W/(m2 · K) e 40 
m2, respectivamente. A vazão mássica e a temperatura de entrada da água 
permanecem iguais a 1 kg/s e 35°C Entretanto uma mudança nas permanecem iguais a 1 kg/s e 35 C. Entretanto, uma mudança nas 
condições operacionais do gerador de gases quentes faz com que os gases 
passem a entrar no trocador de calor a uma vazão de 1,5 kg/s e a uma p g
temperatura de 250°C. Qual é a taxa de transferência de calor no trocador e 
quais são as temperaturas de saída do gás e da água?
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALORTROCADORES DE CALOR
TROCADORES DE CALOR
Exercícios de revisão:
TROCADORES DE CALOR
Cap 11: 14, 20, 23, 33, 45, 52