exercícios_unidade_07_tc_trocadores_calor__2014_2
DESCRIPTION
trocadores de calorTRANSCRIPT
-
1
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
Lista de Exerccios Propostos - 07
Fenmenos de Transporte II
Unidade 07
Trocadores de Calor
Aluno:________________________________
Segundo Semestre 2014_2
-
2
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
1. Um trocador de calor de tubos concntricos com configurao contra corrente utilizado para resfriar leo de um sistema hidrulico. A vazo de gua de resfriamento que escoa atravs do tubo
interno (d = 25 mm) de 0,2 kg/s. A vazo de leo que escoa atravs da seo anelar de 0,1
kg/s. O leo entra no trocador de calor a 100 c e a gua a 30 c respectivamente. Sabe-se que o
leo deve ser resfriado at atingir a temperatura de 60 c. Determinar o comprimento do trocador
de calor conhecendo-se:
h ( gua ) = 2250 w/m2 c; h ( leo ) = 38 w/m2 c; Cp ( leo ) = 2131 j/kg c; Cp ( gua ) = 4178 j/kg c;
-
3
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
2. Uma vazo de 3,783 kg/s de gua aquecida de 37,78 a 54,44 c em um trocador de calor tubo e carcaa. No lado da carcaa utilizado um passe com uma vazo de 1,892 kg/ s de gua de
aquecimento, entrando a 93,33 c. O coeficiente global de transferncia de calor 1419 w/m2c e
a velocidade mdia da gua nos tubos de 1,905cm de dimetro interno 0,366 m/s. Devido
limitaes de espao, o comprimento do tubo no dever ser maior que 2,438 m. Calcule o
nmero de passes nos tubos, o nmero de tubos por passe e o comprimento dos tubos, consistente
com esta restrio.
-
4
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
3. Gases quentes de exausto so usados em um trocador de calor de tubo aletado em escoamento cruzado para aquecer 2,5 kg/s de gua de 35 a 85 c e calor especfico de 4.185 j/kg c . Os gases
entram a 200 e saem a 93 c. Calcule a rea do trocador de calor, sabendo-se que o coeficiente
global de troca de calor de 180 w/m2 c.
-
5
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
4. Um trocador de calor de tubo aletado de correntes cruzadas utiliza gua quente para aquecer uma certa quantidade apropriada de ar de 15 c a 25 c. A gua entra no trocador a 70 c e sai a 40 c,
sendo de 29 Kw o calor transferido neste processo. O coeficiente global de transferncia de 45
w/m2 c. Calcule a rea de troca de calor.
-
6
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
5. Um trocador de calor tubo duplo de contra corrente usado para aquecer gua de 25 c a 50 c por meio de um resfriamento de um leo de 100 c a 65 c. O trocador de calor projetado com
uma capacidade de 29 Kw e coeficiente global de troca de calor de 340 W/m2 c. Calcule a rea
de troca de calor.
-
7
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
6. Um trocador de calor de tubo duplo de contra corrente utilizado para aquecer 0,6 kg/s de gua de 35 a 90 c por meio de uma vazo de 0,9 kg/s de leo. O leo tem um calor especfico de 2100
J/kg c e entra no trocador de calor a 175 c. O coeficiente global de troca de calor de
426 w/m2 c. Determinar a rea de troca de calor.
-
8
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
7. Em um trocador de calor de tubo e carcaa 2.4 (Dois passes na carcaa e quatro nos tubos ), o fluido da carcaa etileno glicol, que entra no trocador a 140 c e sai a 80 c, com uma vazo de
4500 k/h. A gua escoa no interior dos tubos entrando a 35 c e saindo a 85 c. Calcule a vazo de
gua necessria e a rea de troca de calor, sabendo-se que o coeficiente global de troca de calor
de 850 w/m2 c e o calor especfico da gua de 4180 j/kg c.
-
9
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
8. Um trocador de calor de tubo e carcaa com um passe na carcaa e dois passes nos tubos usado para resfriar gua quente de 80 c a 60 c, que circula pelos tubos. A gua de resfriamento circula
pela carcaa entrando a 10 c e saindo a 65 c. Calcule a rea de troca de calor para 60 Kw se o
coeficiente global vale 1100 w/m2 c.
-
10
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
9. Calcular a rea de troca de calor de um trocador tubo duplo contra corrente para aquecer 30 kg/s de gua de 20 c a 40 c, calor especfico 4180 J/kg c, com leo entrando a 200 e saindo a 85 c.
Sabe-se que o coeficiente global de troca de calor de 380 w/m2 c.
-
11
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
10. Um trocador de calor de tubo e carcaa com um passe na carcaa e quatro passes nos tubos usado para resfriar um fluido de 90 c a 40 c, que circula pelos tubos. O fluido de resfriamento
circula pela carcaa entrando a 10 c e saindo a 70 c. Calcule a rea de troca de calor para
125 kw, conhecendo-se o coeficiente de conveco do fluido frio 220 w/m2 c e fluido quente
460 w/m2 c.
-
12
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
11. Um trocador de calor tubo e carcaa (1.2) so utilizados para refrigerar o leo de um sistema hidrulico para manter a viscosidade do leo de acordo com recomendaes tcnicas, utilizando
gua industrial como fluido de refrigerao. No trocador de calor uma massa de leo de 3,5kg/s
passa atravs da carcaa que entra na temperatura de 100C e sai na temperatura de 60C. A gua
de refrigerao entra no feixe de tubos na temperatura de 100F e sai na temperatura de 140F. O dimetro do tubo utilizado no feixe tubular de cobre com dimetro interno de 1,5cm. A
velocidade da gua no interior dos tubos de feixe tubular no deve ultrapassar 0,25m/s.
Determinar:
a) A capacidade de troca trmica trocador de calor b) A vazo em massa de gua que deve passar pelo feixe de tubos c) O coeficiente de conveco no lado do feixe de tubos d) O comprimento do tubo do feixe de tubos
Nota-01:
O coeficiente de conveco da gua no lado de feixe de tubos pode ser calculado
utilizando-se a equao proposta por DITTUS-BOELTER para aquecimento no interior de tubos
dado por:
4,08,0 PrRe023,0Nu
Onde:
gua
tubogua
k
DhNu Nmero de NUSSELT (Adimensional)
guah w/m2c
tuboD m
guak w/mc
guatubo
tubogua
ED
mR
/4 Nmero de REYNOLDS (Adimensional)
tuboguam / kg/s
tuboD m
gua kg/m.s
Pr Nmero de PRANDT (Adimensional)
Nota-02:
A propriedade da gua do leo podem ser obtidas nas tabelas abaixo em funo da temperatura
mdia entre a temperatura de entrada e sada dos fludos.
-
13
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
Tabelas
Propriedades do leo
Propriedades da gua
-
14
unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS
12.
Fator de correo para trocador de calor com um passe na carcaa e nmero par de passes no
feixe tubular