Projeto Trocador de Calor Duplo Tubo - Cálculo de Área e Número de Tubos

Projeto de Trocadores Dra Maíra de Paula Gonçalves mairapgunicampbr TA 731 Operações Unitárias II Aula de Exercícios 4 Exercício Óleo 01 kgs 2131 JkgK escoa pelo espaço anular de um trocador de calor duplo tubo Ds 45 mm onde é resfriado de 100 a 60 C A água de resfriamento 02 kgs 4178 JkgK entra no tubo interno do trocador di 25 mm a 30 C Considerações Os tubos tem parede fina espessura desprezível Nuóleo 563 Nuágua 0023Re45Pr04 Rd Rdi Rdo 00004 Calcule a área do trocador e o número de tubos necessários 1 tubo 6 m 2 água óleo cp Jkg K 4178 2131 ρ kgm³ 993 853 μ Pa s 0000725 00325 k W m K 0625 0138 Pr 485 Dimensões Casco óleo Tubo água D m Deq 0056 di 0025 ሶ𝑚 kgs 01 02 Ti C 100 30 To C 60 ሶ𝑞 W Área esc m² 11 103 49 104 u ms Re Nu 563 h Wm²K 3 Especificação do trocador e de suas dimensões Tubo externo Ds 0045 m Tubo interno di 0025 m do di 0025 espessura desprezível 𝐷𝑒𝑞 𝜋 𝐷𝑠2 𝑑𝑜2 𝑃𝑐 𝐷𝑠2 𝑑𝑜2 𝑑𝑜 𝐴𝑒𝑠𝑐 𝜋 4 𝐷𝑠2 𝑑𝑜2 do di Ds Rdo Rdi Calor trocado 4 Calor trocado pelo óleo Casco óleo Tubo água D m Deq 0056 di 0025 ሶ𝑚 kgs 01 02 Ti C 100 30 To C 60 402 ሶ𝑞 W 8524 8524 Área esc m² 11 103 49 104 u ms Re Nu 563 h Wm²K ሶ𝑞 ሶ𝑚 𝑐𝑝 𝑇 ሶ𝑞 01 2131 60 100 ሶ𝑞𝑜𝑙𝑒𝑜 ሶ𝑞𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑇𝑜𝑎𝑔𝑢𝑎 Coeficiente global 5 Velocidade de escoamento Equação da continuidade Casco óleo Tubo água D m Deq 0056 di 0025 ሶ𝑚 kgs 01 02 Ti C 100 30 To C 60 402 ሶ𝑞 W 8524 8524 Área esc m² 11 103 49 104 u ms 011 041 Re Nu 563 h Wm²K ሶ𝑚 𝜌 𝑢 𝐴 𝑢 ሶ𝑚 𝜌 𝐴 Coeficiente global 6 Re Nu h Correlação de Nu Casco óleo Tubo água D m Deq 0056 di 0025 ሶ𝑚 kgs 01 02 Ti C 100 30 To C 60 402 ሶ𝑞 W 8524 8524 Área esc m² 11 103 49 104 u ms 011 041 Re 157 14050 Nu 563 8998 h Wm²K 1387 2250 𝑅𝑒 𝜌𝑢𝐿𝑐 𝜇 𝑁𝑢á𝑔𝑢𝑎 ℎ𝐿𝑐 𝑘 0023 𝑅𝑒45𝑃𝑟04 𝑡𝑢𝑏𝑜 𝐿𝑐 𝑑𝑖 𝑐𝑎𝑠𝑐𝑜 𝐿𝑐 𝐷𝑒𝑞 Coeficiente global 7 Rd Rdi Rdo 00004 Tubos finos espessura desprezível U 1371 Wm² K simplificado 1 𝑈𝑖 1 ℎ𝑖 𝑅𝑑 𝑟𝑖 ln 𝑟𝑜 𝑟𝑖 𝑘 𝐴𝑖 𝐴𝑜 ℎ𝑜 Casco óleo Tubo água D m Deq 0056 di 0025 ሶ𝑚 kgs 01 02 Ti C 100 30 To C 60 402 ሶ𝑞 W 8524 8524 Área esc m² 11 103 49 104 u ms 011 041 Re 157 14050 Nu 563 8998 h Wm²K 1387 2250 Temperatura média e área 8 Temperatura média logarítmica MLDT 432 C Área de transferência de calor A 1439 m² Casco óleo Tubo água D m Deq 0056 di 0025 ሶ𝑚 kgs 01 02 Ti C 100 30 To C 60 402 ሶ𝑞 W 8524 8524 Área esc m² 11 103 49 104 u ms 011 041 Re 157 14050 Nu 563 8998 h Wm²K 1387 2250 𝑀𝐿𝐷𝑇 𝑇𝐴 𝑇𝐵 ln 𝑇𝐴 𝑇𝐵 𝑇1 𝑡2 𝑇2 𝑡1 ln 𝑇1 𝑡2 𝑇2 𝑡1 𝐴 ሶ𝑞 𝑈 𝑀𝐿𝐷𝑇 Número de tubos 9 Área de 1 tubo Número de tubos Comprimento total Casco óleo Tubo água D m Deq 0056 di 0025 ሶ𝑚 kgs 01 02 Ti C 100 30 To C 60 402 ሶ𝑞 W 8524 8524 Área esc m² 11 103 49 104 u ms 011 041 Re 157 14050 Nu 563 8998 h Wm²K 1387 2250 𝐴1𝑡𝑢𝑏𝑜 𝜋𝑑𝑖𝐿1𝑡𝑢𝑏𝑜 047 𝑚² 𝑁 𝐴 𝐴1𝑡𝑢𝑏𝑜 31 𝐿 𝑁 𝐿1𝑡𝑢𝑏𝑜 186 𝑚 Estimativa da perda de carga 10 Diâmetro hidráulico do casco Casco óleo Tubo água Dh m Ds do 0020 di 0025 u ms 011 041 Re 56 14050 f 01021 00073 ΔP psi 𝑓 00014 0125 𝑅𝑒032 𝐷𝐻 𝜋 𝐷𝑠2 𝑑𝑜2 𝑃𝑚 𝐷𝑠 𝑑𝑜 𝑓 16 𝑅𝑒 Turbulento água Laminar óleo Fator de atrito Estimativa da perda de carga 11 Número de curvas Grampos Módulos de montagem oo TC duplo tubo 2 tubos unidos por uma curva Casco óleo Tubo água Dh m Ds do 0020 di 0025 u ms 011 041 Re 56 14050 f 01021 00073 ΔP tubos psi 095 263 ΔP curvas psi 001 019 ΔP psi 096 282 𝑃𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 4𝑓 𝐿 𝐷 𝑢2 2 𝜌 Perda de carga Necessário conhecer a quantidade de curvas 𝑃𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑠 𝑁𝑔 𝑢2 2 𝜌 𝑁𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑠 𝑁𝑔𝑟𝑎𝑚𝑝𝑜𝑠 𝑁𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 2 16 Tubos Curvas Total 𝑃 𝑃𝑡𝑢𝑏𝑜𝑠 𝑃𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎𝑠 Referências Incropera FP Dewitt DP Fundamentos de transferência de calor e massa 4 ed Rio de Janeiro Livros Técnicos e Científicos 1998 Prata AS 2023 Trocadores de calor Slides de apoio à disciplina FT620 Processos com Aplicação de Calor 12