Projetos de Trocadores de Calor - Operações Unitárias em Engenharia de Alimentos

Projetos de Trocadores de Calor Operações Unitárias 2 Engenharia de Alimentos Profa Kelly T Catelam IFSP Matão Exemplo 1 Suco de laranja Cp 091 kcalkgC é aquecido de 20 a 60º C a uma taxa de 03 kgs em um tubo de aço inoxidável de 2 cm de diâmetro por um vapor em condensação do lado de fora do tubo a uma temperatura de 130º C λv 2174 kJkg Sabendo que U 650 Wm2K determine a a taxa de transferência de calor b a vazão de vapor e c o comprimento requerido do tubo para atingir este objetivo Orange juice A taxa de calor Q pode ser calculada com Q mf Cpf t2f t1f Q 03 091 60 20 1092 A vazão de vapor mq é dada por Q mq λc 4565 mq 2174 mq 0021 kgs Para calcular a área do trocador e o comprimento será necessário obtermos a diferença logarítmica de temperatura ΔTml 130C 130C 60C 20C ΔTml 130 60 130 20 ln130 60 130 20 ΔTml 885C Substituindo os valores dados e calculados na equação a seguir Q UAΔTml 4565 kW 065 kWm²C A 885C A 079 m² Sabese que a área da parede lateral de um cilindro pode ser calculada por A π D L 079 m² A π 002 m L 079 m² L 1257 m Exemplo 2 Um trocador de calor casco e tubo deverá ser utilizado para aquecer 45 kgs de caldo de cana com 15 Brix desde 30C até 67C É utilizado vapor proveniente do evaporador como meio de aquecimento Esse vapor chegará ao trocador de calor saturado a 92C e sairá como líquido saturado Temse disponível um trocador casco e tubo 18 com 120 tubos diâmetro interno de 356 mm e diâmetro externo 381 mm O fator de correção F é igual a 1 Calcule a Vazão de vapor necessária para o aquecimento do caldo b Comprimento total dos tubos c Comprimento do passe Dados hcaldo 1562 Wm² K Cp caldo 3800 Jkg K Caldo está no interior dos tubos hvapor 8500 Wm² K λc água 2278 kJkg Para calcular a vazão de vapor o enunciado nos informa todos os dados que precisamos logo Q mf Cp f t2f t1f Q 45 3800 67 30 E Q 6327000 Js 6327 kW Q mq λc 6327 kJs mq 2278 kJkg mq 278 kgs Com os coeficientes convectivos podemos calcular U 8500 1 35 6 38 1 1562 1 1 0 U K m W U 1246 2 0 0 0 0 1 1 1 h D D h U i i Calculando ΔTml 92C 30C 67C 30 92 67 92 ln 30 67 92 92 Tml 92C C Tml 40 7 Portanto a área do trocador é A área do tubo é 40 7 1 246 6327000 2 C A W m C W Tml A U Q 0 0 2 0 124 8 m A Atubo Ntubos A 0 120 124 8 2 m Atubo A0 2 104 m Atubo O comprimento da tubulação é O comprimento do passe equipamento é tubo tubo L D A 0 L L N L passes tubo m Ltubo m 00381 104 2 m Ltubo 8 7 L m 8 8 7 m L 109 Referências bibliográficas OLIVEIRA CM Trocadores de Calor IFSP 2018 TADINI C C et al Operações Unitárias na Indústria De Alimentos V 1 LTC 2017 OBRIGADA