Exercícios troca de calor

11–41        Um teste é realizado para determinar o coeficiente global de transferência de calor em um trocador de calor de casco e tubos para óleo-água que tem 24 tubos de diâmetro interno de 1,2 cm e 2 m de comprimento em um único casco. A água fria (cp 􏰘 4.180 J/kg􏰊K) entra nos tubos a 20 °C, a uma taxa de 3 kg/s, e os deixa a 55 °C. O óleo (cp 􏰘 2.150 J/kg􏰊K) escoa através do casco e é resfriado de 120 °C para 45 °C. Determine o coeficiente global de transferência de calor Ui desse trocador de calor com base na super- fície interna dos tubos.

Resposta: 8,31 kW/m2·K

11–53        Óleo está sendo resfriado de 80 °C para 50 °C em um trocador de calor em único casco e 2 tubos com coeficiente global de transferência de calor de 230 W/m2·°C. A água (cpc 􏰘 4,18 W/ m2·°C) entra a 25 °C e sai a 40 °C a uma taxa de vazão mássica de 9.000 kg/h. Determine (a) a diferença média logarítmica de temperatura e (b) a área da superfície do trocador de calor.

Respostas: (a) 29,4 ºC, (b) 23,2

 11–54  óleo de motor (cp 􏰘 2.100 J/kg􏰊K) deve ser aquecido de 20 °C para 60 °C a uma taxa de 0,3 kg/s em um tubo de cobre de parede fina com diâmetro de 2 cm pela condensação externa de vapor a uma temperatura de 130 °C (hfg 􏰘 2.174 kJ/kg). Para um coeficiente global de transferência de calor de 650 W/m2􏰊K, de- termine a taxa de transferência de calor e o comprimento do tubo necessário para alcançá-la.

Respostas: 25,2 kW, 7,0 m

11–86        Etanol é vaporizado a 78 °C (hfg 􏰘 846 kJ/kg) em um tro- cador de calor de tubo duplo de escoamento paralelo a uma taxa de 0,04 kg/s por óleo quente (cp 􏰘 2.200 J/kg􏰊°C) que entra a 115 °C. Considerando que a superfície de transferência de calor e o coefi- ciente global de transferência de calor são 6,2 m2 e 320 W/m2􏰊K, respectivamente, determine a temperatura de saída e a vazão más- sica do óleo usando (a) o método LMTD e (b) o método 􏰃-NTU.

11–98        Um trocador de calor de tubo duplo em contracorrente com parede fina deve ser utilizado para resfriar óleo (cp 􏰘 2,2 kJ/ kg􏰊C)de150°Ca40°Caumataxade2,3kg/scomágua(cp 􏰘 4,18kJ/kg􏰊°C) que entra a 20 °C a uma taxa de 1,4 kg/s. O diâmetro do tubo é 13 cm, e o comprimento é 60 m. Determine o coeficiente global de transferência de calor desse trocador de calor utilizando (a) o método LMTD e (b) o método 􏰃-NTU.