Um trocador de calor em contrafluxo ou corrente opostas tem um coeficiente total de transferência de calor de 300 W/m².K quando opera em condições ...

Question

Um trocador de calor em contrafluxo ou corrente opostas tem um coeficiente total de transferência de calor de 300 W/m².K quando opera em condições ...

Um trocador de calor em contrafluxo ou corrente opostas tem um coeficiente total de transferência de calor de 300 W/m².K quando opera em condições iniciais de construção. Um fluido quente entra ao tubo a 00°C e sai a 65°C enquanto um fluido frio ingressa no casco a 30°C e sai a 40°C. Depois de um período de uso, fuligem aparece nas superfícies produzindo um fator de incrustação de 0,0004 m².K/W. A área de transferência é de 100 m² e a capacidade calorífica específica do fluido quente e fria são iguais (4500 J/kg.°C). Qual é valor da taxa da transferência de calor no trocador?

Transferência de Calor e Massa

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ESTÁCIO

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Alexandre Magno Pinheiro

01/06/2023

Ed · Answer

Para calcular a taxa de transferência de calor no trocador de calor, podemos utilizar a equação da Lei de Fourier:

Q = U*A*ΔTm

Onde:
Q = taxa de transferência de calor (em Watts)
U = coeficiente global de transferência de calor (em W/m².K)
A = área de transferência de calor (em m²)
ΔTm = diferença média de temperatura logarítmica (em °C)

Para calcular ΔTm, podemos utilizar a equação:

ΔTm = (ΔT1 - ΔT2) / ln(ΔT1 / ΔT2)

Onde:
ΔT1 = diferença de temperatura entre o fluido quente na entrada e na saída (em °C)
ΔT2 = diferença de temperatura entre o fluido frio na entrada e na saída (em °C)

Substituindo os valores na equação, temos:

ΔT1 = 65 - 0 = 65°C
ΔT2 = 40 - 30 = 10°C

ΔTm = (65 - 10) / ln(65/10) = 39,7°C

Agora, podemos calcular o coeficiente global de transferência de calor corrigido pela incrustação:

Rf = 1 / (1 + (F / R))

Onde:
F = fator de incrustação (em m².K/W)
R = resistência térmica limpa (em m².K/W)

R = 1 / (U*A)

Substituindo os valores, temos:

R = 1 / (300 * 100) = 0,000333 m².K/W

Rf = 1 / (1 + (0,0004 / 0,000333)) = 0,998

Uc = U * Rf

Uc = 300 * 0,998 = 299,4 W/m².K

Agora, podemos calcular a taxa de transferência de calor:

Q = Uc * A * ΔTm

Q = 299,4 * 100 * 39,7 = 1.190.818 W

Portanto, a taxa de transferência de calor no trocador de calor é de 1.190.818 W.

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