Trabalho Acadêmico - Trocador de Calor - Princípios, Aplicações e Dimensionamento

Universidade do Oeste de Santa Catarina UNOESC Graduação em Engenharia Mecânica Disciplina de Máquinas Térmicas Vapor 1 Avaliação A1 Máquinas Térmicas Trabalho de Trocador de Calor Acadêmico Data 1 20 pts Explique qual o principio de funcionamento de um trocador de calor dê exemplos de suas aplicações classificações e os tipos de transferências que ocorrem em seu interior 2 Os condensadores equipamentos destinados à remoção de calor latente de um vapor são essencialmente trocadores de calor Condensadores são utilizados por exemplo para transformação do vapor que sai da turbina de uma termoeletrica em água que retonará para alimentação da caldeira Considere o condensador representado na figura ao lado em que o vapor é condensado utilizando uma corrente de água de um rio como fluido frio Considere que seja um trocador de calor casco tubo 24 duas passagens no casco e quatro passagens nos tubos feito de aço inoxidável k 151 WmK que utiliza água como fluido de resfriamento a qual entra no equipamento a 15 C e sai a 25 C O vapor entra a 40C e sai em forma de líquido saturado a 20C Os tubos possuem um diâmetro interno 𝐷𝑖 15 𝑐𝑚 e diâmetro externo 𝐷𝑜 30 𝑐𝑚 Além disso o comprimento total do tubo é de DOIS PRIMEIROS NÚMEROS DA MATRICULA metros Dados Calor específico da água 𝑐𝑝 418 𝑘𝐽𝑘𝑔 𝐾 Coeficientes convectivos de ℎ𝑖 600 Wm² K na superfície interna Coeficientes convectivos de ℎ𝑜 1450 Wm² K na externa Fatores de incrustação 𝑅𝑓𝑖 00004 m² KW e 𝑅𝑓𝑜 00002 m² KW Determine a 10 pts A área de troca térmica dos tubos b 10 pts A resistência total c 10 pts O coeficiente global de transferência de calor d 10 pts O MLDT operando em contracorrente e 10 pts O MLDT operando em paralelo f 10 pts Transferencia de calor fornecido ao vapor operando em contracorrente g 10 pts Transferencia de calor fornecido ao vapor operando em paralelo h 10 pts A vazão mássica necessária de água de refrigeração em contracorrente e em paralelo Questão 2 a A 2πRL A πDeL A π310237 A 3487 m2 b RT Rconvi Rfi Rcond Rconve Rfe RT 1hiAi RfiAi lnDeDi2πkL 1heAe RfAe RT 1600π1510237 000041510237π ln3452π15137 114503487 000023487 RT 0000956 0000229 0000197 0000198 0000057 RT 0001637 kW f Q UΔs ΔTime Q 338258348791 Q 107335 N g Q 2198598 W h contracorrenti Q m Cp ΔT 107335 m 41810310 m 02568 kgs Paralelo m 0526 kgs c U 1 1hi 1he R U 338258 Wm2k d Contracorrente ΔT1 Tqie Tjs ΔT1 40 25 15C ΔT2 Tqis Tjfe ΔT2 20 15 5C ΔTme ΔT1 ΔT2 lnΔT1ΔT2 91 C e Paralelo ΔT1 ΔTqie Tjfe ΔT1 40 15 25C ΔT2 Tqis Tjs ΔT2 20 25 5C ΔTme 1864C