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Usando o contexto: O condensador de uma grande central de energia a vapor é um trocador de calor no qual o vapor de água é condensado para á gua lí...

Usando o contexto: O condensador de uma grande central de energia a vapor é um trocador de calor no qual o vapor de água é condensado para á gua líquida. Considere o condensador um trocador de casco e tubos (dois passes pelos tubos) consistindo em um casco único e 30000 tubos. Os tubos têm parede fina e diâmetro externo de D = 25 mm, e o vapor c ondensa em suas superfícies externas. O coeficiente global de transferência de calor, baseado na área externa dos tubos é de 4478 W/m2.K. A taxa de transferência de calor que deve ser efetuada pelo trocador é de 2.109 W, e isso é possível pela passagem de água de resfriamento através dos tubos a uma taxa de 3.104 kg/s. A água entra nos tubos a 20ºC, enquanto o vapor condensa a 50ºC. Dado: Calor específico à pressão constante da água = 4179 J/ kg K. Determine: a) Qual é a temperatura da água refrigerante emergindo do condensador? b) Qual o comprimento L dos tubos necessário por passe? Responda:

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a) Para determinar a temperatura da água refrigerante emergindo do condensador, podemos utilizar a equação da taxa de transferência de calor: Q = m * c * deltaT Onde Q é a taxa de transferência de calor, m é a massa de água de resfriamento, c é o calor específico da água e deltaT é a diferença de temperatura entre a entrada e a saída da água. Substituindo os valores conhecidos, temos: 2.10^9 = 3.10^4 * 4179 * (T - 20) T = 50,6°C Portanto, a temperatura da água refrigerante emergindo do condensador é de aproximadamente 50,6°C. b) Para determinar o comprimento L dos tubos necessário por passe, podemos utilizar a equação da área de transferência de calor: Q = U * A * deltaT Onde Q é a taxa de transferência de calor, U é o coeficiente global de transferência de calor, A é a área de transferência de calor e deltaT é a diferença de temperatura entre o vapor e a água de resfriamento. Substituindo os valores conhecidos, temos: 2.10^9 = 4478 * pi * D * L * 2 * (50 - T) L = 1,8 km Portanto, o comprimento L dos tubos necessário por passe é de aproximadamente 1,8 km.

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