Lista de Exercícios Resolvidos Operações Unitárias II - Troca de Calor e Trocadores de Calor

TA731 Operações Unitárias II Lista 2 parte 2 1 Desejase aquecer 2400 kgh de suco de laranja de 35 a 90 C usando água a 98C A temperatura de saída da água é 40 C As propriedades dos dois fluidos na temperatura média estão apresentadas na tabela a seguir suco água densidade kgm³ 1037 9786 calor específico JkgK 3971 4180 viscosidade Nsm² 00007 00004 condutividade WmK 063 066 fator incrustação m²KW 00001 00001 Calcule o coeficiente global de transferência de calor completo e simplificado considerando a operação realizada em a Trocador duplo tubo contracorrente IPS Sch 40 com dimensões 2 x 3 tubo e casco respectivamente e k 26 WmK O suco escoa pelo tubo b Trocador casco e tubos 11 contracorrente Casco Ds 10 Chicanas corte 25 B 11 Tubos BWG 16 do 1 ¼ arranjo triangular L 10 m k 26 WmK O suco escoa pelos tubos c Trocador a placas 1 x 501 x 50 Chevron b 36 mm t 04 mm φ 117 Lw 106 mm Lp 627 mm β 30 k 16 WmK Resp a Ui 6796 Wm²K Usimp 7103 Wm²K b Ui 2679 Wm²K Usimp 2642 Wm²K c Up 10694 Wm²K 2 Tadini 1048 e 9 adaptados Desejase aquecer 100 kgs de óleo vegetal de 20 a 65 C usando água 125 kgs a 92 C As propriedades dos fluidos estão apresentadas na tabela a seguir óleo água densidade kgm³ 850 970 calor específico JkgK 2100 4190 viscosidade Pas 0002 000036 condutividade WmK 014 067 fator incrustação m²KW 3 x 105 3 x 105 1 Calcule o calor trocado a temperatura de saída da água o coeficiente global de transferência de calor do trocador limpo e sujo simplifique quando possível a área de troca térmica do trocador limpo e sujo a área disponível considerando a operação realizada em a Trocador casco e tubos 12 com 38 tubos Casco Ds 48 cm Chicanas corte 25 B 30 cm Tubos di 1580 cm do 2134 cm arranjo quadrado PT 2do k 48 WmK L 10 m O óleo escoa pelos tubos b Trocador a placas 1 x 50 1 x 50 contracorrente F1 Chevron b 30 mm t 10 mm φ 117 Lw 25 cm Lp 55 cm β 45 k 16 WmK c Considerando apenas o projeto térmico os trocadores são adequados para a operação Em que condições Que mudanças poderiam ser feitas para adequar o trocador Resp a q 945 kW T 740 C Uolimpo 623 Wm²K Uosujo 597 Wm²K Alimpa 438 m² Asuja 457 m² Adisp 255 m² b q 945 kW T 740 C Ulimpo 1533 Wm²K Usujo 1404 Wm²K Alimpa 158 m² Asuja 173 m² Adisp 159 m² 3 Desejase aquecer 10 kgs de suco de laranja propriedades dadas no exercício 1 usando 1 kgs de vapor saturado a 120 C ρ 112 kgm³ μ 0000013 Pas h 851739 Wm²K em um trocador de calor casco e tubos com as seguintes características Casco 1 passe cabeçote fixo Ds 25 Chicanas corte 25 B 11 Tubos BWG 16 do ¾ L 5 k 26 WmK número máximo de tubos Calcule o coeficiente global de transferência de calor nos tubos e a perda de carga no casco e nos tubos para a 1 passe de tubos arranjo quadrado b 2 passes de tubos arranjo triangular Resp a Uotubo 546 Wm²K ΔPtubo 633 psi ΔPcasco 032 psi b Uotubo 735 Wm²K ΔPtubo 1821 psi ΔPcasco 094 psi 4 Considere um trocador de calor a placas com arranjo 1 x 16 4 x 4 fluido frio fluido quente a Qual o número total de placas Nt b Qual o número de placas térmicas npl c Qual o número total de canais Nc d Qual o número de canais por fluido nc e Qual o número de passes por fluido np f Qual o número de canais por passe por fluido ncnp g Qual é o tipo de arranjo h Qual é o tipo de escoamento i Esboce o trocador de calor Resp a 33 b 31 c 32 d frio 16 quente 16 e frio 1 quente 4 f frio 16 quente 4 g frio paralelo quente multipasses em série h misto 2