Lista 7

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNA 
 
Engenharia Mecânica - TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
Lista de exercícios 7 - Trocadores de calor 
 
Para ser entregue no dia da segunda avaliação, impreterivelmente. A entrega fora do 
prazo reduzirá o valor do trabalho em 50%. 
 
1) Determine a área superficial requerida para um trocador de calor onde 4500kg/h de água 
entram na carcaça a 15°C e resfriam 9000kg/h de um óleo que tem calor específico de 0,50kcal/kg.°C, 
de 90°C para 65°C, sabendo que o coeficiente global de transferência de calor é 240kcal/h.m².°C, se: 
a) ele tiver a configuração de correntes opostas e tubos concêntricos; 
b) ele tiver a configuração de 2 passes na carcaça e 4 passes nos tubos em contra corrente; 
c) ele tiver a configuração de 2 passes na carcaça e 4 passes nos tubos em correntes paralelas; 
d) ele tiver a configuração de 1 passe na carcaça e 2 passes nos tubos em correntes paralelas; 
e) ele tiver a configuração de 2 passes na carcaça e 4 passes nos tubos em contra corrente; 
f) ele for de correntes cruzadas, 1 passe, fluido na carcaça misturado e fluido do tubo sem 
mistura. 
 
2) Num trocador de calor tubular com dois passes na carcaça e oito passes nos tubos, 4500kg/h 
de água são aquecidos, na carcaça, de 80°C a 150°C. Gases de descarga que tem aproximadamente as 
mesmas propriedades físicas do ar entram nos tubos a 340°C e saem a 175°C. A superfície total, 
baseada na superfície externa dos tubos, é 930m². Determine: 
a) a temperatura média logarítmica se o trocador de calor for de correntes opostas; 
b) o fator de correção F para o arranjo real; 
c) o coeficiente de transmissão de calor global médio. 
 
3) Deseja-se resfriar um óleo, de densidade 0,85, de 100°C a 60°C usando como fluido de 
trabalho a água a 30°C, sempre passando nos tubos de 25mm de diâmetro externo. Determine qual dos 
trocadores a seguir é o mais adequado para a situação proposta usando os seguintes dados: 
Dados: kFe=100W/m.K eFe=1mm 
Tabela 1 – Dados dos fluidos 
Dados �� (ks/s) cp (J/kg.K) µ (N.s/m²) k (W/m.K) Pr(Tm) Pr(S) 
Água 0,2kg/s 4178 725×10-6 0,625 4,83(35°C) 2,22(80°C) 
Óleo 0,1kg/s 2131 3,23×10-2 0,138 499,3(80°C) 499,3(80°C) 
 
a) tubos concêntricos em contra corrente, sendo o tubo externo do mesmo material e espessura e 
tendo 45mm de diâmetro. 
Para regime laminar: 
b) 1 passe no casco e 2 passes nos tubos, sendo 30 tubos de 25mm de diâmetro, arranjo em linha 
e corrente paralela, sendo hágua o calculado em (a), ST=30mm e U=0,05m/s; 
c) 1 passe no casco e 2 passes nos tubos com 30 tubos de 25mm de diâmetro, correntes opostas e 
demais dados iguais aos de (b); 
 
 
 
 
Tabela 2 – Propriedades físicas de fluidos 
Água Ar 
T (°C) ρ (kg/m³) Cp (kcal/kg.°C) T (°C) ρ (kg/m³) Cp (kcal/kg.°C) 
0 999,9 1,008 0 1,251 0,240 
20 998,2 0,999 20 1,166 0,240 
40 992,3 0,998 40 1,091 0,241 
60 983,2 1,000 60 1,026 0,241 
80 971,8 1,003 80 0,968 0,241 
100 958,4 1,007 100 0,916 0,242 
120 943,1 1,014 120 0,869 0,242 
 
 
 
 
 
 
 
 
Respostas: 
1) a, b e e-9,375m² c e d- 10,30m² f-9,87m² 
2) a)137,06°C b) 0,90 c) 2,78kcal/h.m².°C 
3) a-L=93,33m; b- 0,91m; c- 0,84m