Exercícios de Trocadores de Calor e Radiação Térmica

Exercícios de Trocadores de Calor e Radiação Térmica.

01 – Ar (Cp = 1.005 J/kg.K) deve ser preaquecido por gases quentes em um trocador de calor de escoamento cruzado antes de entrar em um forno. O ar entra no trocador de calor a 95 kPa e 20 ºC, a uma taxa de 0,8 m3/s. Gases de combustão (Cp = 1.100 J/kg.K) entram a 180 ºC a uma taxa de 1,1 kg/s e saem a 95 ºC. O produto do coeficiente global de transferência de calor e da superfície de transferência de calor é UAs = 1.200 W/K. Considerando ambos os fluidos sem mistura, determine a taxa de transferência de calor e a temperatura de saída do ar. (R = 0,287 kPam3/kg.K)  Resp.: 133ºC

                                   [pic 1][pic 2]

                                                                                         

           

02 - Um trocador de calor de casco e tubo com 2 passes no casco e 12 passes no tubo é utilizado para aquecer água (Cp = 4.180 J/kg.K) nos tubos de 20 ºC para 70 ºC a uma taxa de 4,5 kg/s. O calor é fornecido por óleo quente (Cp = 2.300 J/kg.K), que entra no lado do casco a 170 ºC a uma taxa de 10 kg/s. Para um coeficiente global de transferência de calor no lado do tubo de 350 W/m2.K, determine a superfície de transferência de calor do lado do tubo. Resp. 25,7 m2

03 -  Uma longa barra cilíndrica de  diâmetro D1 = 0,01 m é revestida com um material, colocado em um recinto cilíndrico longo evacuado de D2 = 0,1 m de diâmetro e emissividade є = 0,95, que é exatamente resfriado e mantido a uma temperatura de 200 K o tempo todo. A barra é aquecida pela passagem de corrente elétrica através dela. Quando são atingidas as condições de funcionamento permanente, a temperatura da superfície é 600 K. Determine a emissividade do revestimento da barra. Resp. є = 0,0527

04 - Dois cilindros concêntricos muito longos de diâmetro D1 = 0,35 m e D2 = 0,5 m são mantidos a temperaturas uniformes de T1 = 950 K e T2 = 500 K e têm emissividades є1 = 1 e є2 = 0,55, respectivamente. Determine a taxa líquida de transferência de calor  por radiação entre os dois cilindros por unidade  de comprimento dos cilindros. Resp. 29,810 W

05 - Um tanque esférico de diâmetro D = 2 m preenchido com nitrogênio líquido a 100 K é mantido em um recinto cúbico evacuado cujos lados têm 3m de comprimento. A emissividade do tanque esférico e do recinto são є1 = 0,1 e є2 = 0,8, respectivamente. Considerando que a temperatura do recinto cúbico é medida como 240 K, determine a taxa líquida de transferência de calor por radiação para o nitrogênio líquido. Resp. 228 W