Máquinas Térmicas - Lista de Exercícios 1

Máquinas Hidráulicas A 1s2022 Prof Dr Vinícius G S Simionatto Página 1 de 2 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE CAMPINAS ESCOLA POLITÉCNICA FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA Máquinas Térmicas B Lista 1 Exercícios Sugeridos para Estudo Exercício 1 Considere um trocador de calor de tubos concêntricos com área de troca de calor de 60 m² que opera segundo as seguintes condições Fluido Quente Fluido Frio Capacidade térmica kWK 6 4 Temperatura de Entrada C 70 40 Temperatura de Saída C 54 na a Determine a temperatura de saída do fluido frio b Este trocador de calor opera em fluxo paralelo ou contrafluxo Você consegue afirmar isso apenas com base nas informações disponíveis c Calcule o coeficiente global de troca de calor Exercício 2 Um trocador de calor do tipo casco e tubo deve ser projetado para aquecer 25 kgs de água de 15C a 85C O aquecimento deve ser alcançado pela passagem de óleo do motor disponível a 160C pelo casco do trocador Sabese que o óleo fornece um coeficiente de troca de calor por convecção de ℎ𝑜 400 Wm²K no lado externo dos tubos Dez tubos realizam a passagem da água pelo trocador e cada tubo realiza 8 passadas num total de 80 tubos de comprimento L e diâmetro D 25 mm Se o óleo deixa o trocador a 100C qual é o seu fluxo mássico Qual deve ser o comprimento dos tubos para realizar este aquecimento Utilize o calor específico da água como 418 kJkgK e o do óleo como 234 kJkgK Exercício 3 Um trocador de calor de tubos concêntricos para a refrigeração de óleo lubrificante consiste de um tubo interno de paredes muito finas espessura desprezível de 25 mm de diâmetro que carrega água e um tubo externo de 45 mm de diâmetro que transporta óleo O trocador opera em contrafluxo com um coeficiente global de troca de calor de 55 Wm²K e as propriedades mostradas na tabela a seguir Propriedade Água Óleo 𝝆 𝐤𝐠𝐦³ 1000 800 𝒄𝒑 𝐉𝐤𝐠 𝐊 4200 1900 𝝂 𝝁𝝆 𝐦²𝐬 7x107 105 𝒌 𝐖𝐦 𝐊 064 0134 𝑷𝒓 47 140 a Se a temperatura de saída do óleo é de 50C determine a taxa de transferência de calor em W e a temperatura de saída da água em C b Determine o comprimento necessário para o trocador de calor em m Máquinas Hidráulicas A 1s2022 Prof Dr Vinícius G S Simionatto Página 2 de 2 Exercício 4 Ar quente para uma operação industrial de secagem em larga escala deve ser produzido pelo fluxo de ar através de um banco de tubos enquanto os produtos da combustão passam internamente a estes tubos A área de superfície do trocador de calor de fluxo cruzado é de 25 m² e para as condições de operação propostas o fabricante especifica um coeficiente global de troca de calor de 35 Wm²K O ar e os gases de combustão possuem calor específico de 1040 JkgK Considere que os gases de combustão fluem a 1kgs entram no trocador de calor a 800K e saem a 569K enquanto o ar externo flui a 5 kgs e possui temperatura de entrada de 300 K a Estime a temperatura de saída do ar em K b Após alguns anos de operação incrustação na parte interna da tubulação dos gases de combustão provoca uma resistência térmica equivalente de 0004 m²KW Qual é o novo coeficiente global de troca de calor