Tran scal Trocadores de calor DP ONLINE unip

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Engenharia Mecânica 7o /8o período. 
 
Transmissão de Calor 
 
Exercícios sobre Escoamento interno e Trocadores de calor 
 
1. Considere que o ar (cp=1007 J/kgK) entra em um duto de 50 cm de 
diâmetro e 10m de comprimento. Ar a uma temperatura de 70oC, escoa no 
duto com velocidade média de 2 m/s e vazão mássica de 0,47 kg/s. 
O ar é resfriado pela passagem externa de água a 5o C. 
Se o coeficiente médio de transferência de calor por convecção é de 
40W/m2K, a temperatura do tubo é aproximadamente igual à temperatura da 
água de 5oC, qual será a temperatura de saída do ar? 
Resolução: escoamento interno 
Dados: Vazão mássica = 0,47kg/s; cp=1007 J/kgK; D=0,5m; L=10m; 
h=40W/m2K; 
Ar é resfriado. Tent =70o C; Tsaída = ? 
TS = 5o C 
 
A=15,71m2 
à Tsaida = 5-(5-70).exp(-1,33)=22,23o C 
 
2. 
 
Tsaida = Ts − (Ts −Tentrada )exp −
Ash
!mcp
⎛
⎝
⎜⎜
⎞
⎠
⎟⎟
 
Resposta E 
 
3. Represente em gráficos o comportamento das temperaturas do fluido 
quente e do fluido frio quando estes escoam em um trocador de calor de tubo 
duplo concêntricos em regime de escoamento: 
a) Paralelo 
b) Contracorrente 
 
4. Como são calculadas as diferenças de temperatura na extremidade 1 de 
entrada do fluido quente e na extremidade 2 de saída do fluido quente em um 
trocador de calor de tubo duplo concêntricos em regime de escoamento: 
a) Paralelo 
b) Contracorrente 
 
5. O projeto de um trocador de calor compacto de placas foi desenvolvido 
para operar com fluxo de água. Considere os seguintes dados: 
 
Área de transferência de calor: 0,05m2. 
Para a água quente: 0,2kg/s; Tentrada=50oC; Tsaída=30oC; ρ=988,1kg/m3; 
cp=4181J/kg.K 
Para a água fria: 0,1kg/s; Tentrada =10oC; Tsaída =20oC; ρ=999,1kg/m3; 
cp=4185J/kg.K 
 
a) Calcule a taxa de transferência de calor para a água fria. Utilize os 
dados do fluxo de água fria. 
b) Calcule o coeficiente global de transferência de calor considerando 
F=1. 
 
Resolução: 
a) Considerando o fluxo de calor para a água fria: 
q = mf.cp,f.(Tf,saída–Tf,ent) = 0,1.4185.(20-10) = 4185 W 
 
 
b) Q=U.A.F.ΔTlm,CC calcula-se a variação de temperature 
considerando escoamento em contra corrente. 
 
 ∆𝑇#$ = 20 − 30𝑙𝑛 20 30 = 24,66/𝐶 𝑈 = 𝑞𝐴. 𝐹. ∆𝑇#$ = 3394,16	𝑊/𝐾.𝑚= 
ΔTlm =
ΔT2 −ΔT1
lnΔT2 /ΔT1
=
ΔT1 −ΔT2
lnΔT1 /ΔT2
ΔT1 = Tq,entrada −Tf ,saída
ΔT2 = Tq,saída −Tf ,entrada