Otimização de Processos de Transferência de Calor Discente Bruno Sena

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Questão Aletas
	A transferência de calor em uma reator de formato cilindrico deve ser elevada em 10% atraves da colocação de aletas de aço, K=40 kcal/hmºC. Dispõe - se de dois tipos de aletas pino. O reator, que tem 2 metros de altura e 50 cm de diâmetro, trabalha a 250ºC e está localizado em um local onde a temperatura é 25ºC com coeficiente de película de 12 kcal/hºCm².
	Número de pinos de seção circular necessários:	886	Número de pinos de seção quadrada necessários:	
	Aleta:	Aleta:
	Comprimento (l):	0.025	Comprimento (l):	0.025
	Raio (R) 	0.0025	Lado(d):	0.004
	Nº de pinos:	886	Nº de pinos:	871
Exemplo 11.1
	Óleo quente deve ser resfriado em um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente. Os tubos de cobre internos têm diâmetro de 2 cm e espessura desprezível. O diâmetro interno do tubo externo (casco) é 3 cm. A água escoa através do tubo a taxa de 0,5 kg/s, e o óleo escoa através do casco a uma taxa de 0,8 kg/s. Considerando as temperaturas médias da água e do óleo como 45ºC e 80ºC, respectivamente, determine o coeficiente global de transferência de calor desse trocador de calor.
	Propriedades da água pela tabela A-9:	Propriedades do óleo pela tabela A-13:
	ρ = 990,1 kg/m³	ρ = 852 kg/m³
	Pr = 3,91	Pr = 499,3
	k = 0,637 W/m.K	k = 0,138 W/m.K
	ν = 0,602 x 10^-6 m²/s	ν = 3,794 x 10^-5 m²/s
	Tubo 1 (água):	Tubo 2 (óleo):
	ᴓ (m) 	=	0.02	ᴓ (m) 	=	0.03
	Taxa (kg/s) = 	0.5	Taxa (kg/s) =	0.8
	T = 45ºC	T = 80ºC
	A partir dos dado diâmetros e das taxas informados nos quadros a cima, o coeficiente global de transferância de calor nesse trocador, em W/m²K é: 
	74.478
Exemplo 11.5
	Um trocador de calor com 2 passes no casco e 4 nos tubos é utilizado para aquecer glicerina entre 20ºC e 50ºC, com água quente que entra a 80ºC nos tubos de parede fina de 2 cm diâmetro e os deixa a 40ºC. O comprimento total dos tubos do trocador de calor é 60 m. O coeficiente de transferência de calor por convecção é 25 W/m²K no lado da glicerina (casco) e de 160W/m²K no lado da água (tubos). Determine a taxa de transferência de calor no trocador de calor (a) antes de qualquer incrustação e (b) depois que uma incrustação com fator de 0,0006 m²K/W ocorre sobre a superfície externa dos tubos.
	Temperaturas (ºC):	Respostas ítem A:	1827.5554	W
	THE	80
	THS	40
	TCE	20	Respostas ítem B:	1802.1747	W
	TCS	50
	F	0.91
	Considere: 
	THE - Temperatura Quente que entra
	THS - Temperatura Quente que sai
	TCE - Temperatura Fria que entra
	TCS - Temperatura Fria que 
	F - Fator de correção obtido das tabelas
Exemplo 11.6
	Um teste é realizado para determinar o coefiente global de transferência de calor em um radiador automotivo, que um trocador de calor compacto de escoamento cruzado água-ar com ambos os fluidos (ar e água) não misturados. O radiador tem 40 tubos de 0.5 cm de diâmetro interno e 65°C. O ar escoa através do radiador pelos espaços entre aletas sendo aquecido a partir de 20°C até 40°C. Determine o coeficiente global de transferencia de calor U desse radiador com base na superfície interna dos tubos
	Temperaturas (ºC):	Considere: 
	THE	90	THE - Temperatura Quente que entra
	THS	65	THS - Temperatura Quente que sai
	TCE	20	TCE - Temperatura Fria que entra
	TCS	40	TCS - Temperatura Fria que 
	F	0.97	F - Fator de correção obtido das tabelas
	Resposta:	3347.5374	W/m².K
Questão Gráfico
	Uma parede de concreto,que tem uma área superficial de 20m² e espessura de 0,30m, separa o ar refrigerado de um quarto do Ar ambiente. A temperatura da superficie interna da parede é mantida a 25ºC e a condutividade térmica do concreto é de 1W/mK.
	A) Determine a perda de calor através da parede considerando que a temperatura de sua superfície externa varia de -15ºC a 38ºC, que correspondem aos extremos do inverno e do verão, respectivamente. Apresente os resultados graficamente.
	B) No gráfico obtido, apresente também a perda de calor como uma função da temperatura da superfície externa para materiais de parede com condutividade termicas de 0,75 a 1,25 W/mK.
	T vs K	-15	-10	-5	0	5	10	15	20	25	30	35	38
	0.75	2000	1750	1500	1250	1000	750	500	250	0	250	500	650
	1	2666.6667	2333.3333	2000	1666.6667	1333.3333	1000	666.6667	333.3333	0	333.3333	666.6667	866.6667
	1.25	3333.3333	2916.6667	2500	2083.3333	1666.6667	1250	833.3333	416.6667	0	416.6667	833.3333	1083.3333
	Solução A: Gráfico de Taxa de trasnferência de calor pela temperatura, Onde a Série 1, referese a linha para K = 1 W/mK.
	Solução B: Gráfico de Taxa de trasnferência de calor pela temperatura, Onde a Série 1, indica a linha para K = 0,75W/mK. Série 2, indica a linha para K = 1 W/mK por final, a série 3, indica a linha para K = 1,25W/mK.