Questões Antigas Transcal 2021 2

Seja um trocador de calor tubulular, cujo comprimento total é de L = 7,0 m, no qual o tubo interno tem diâmetro de 0,02 m e o tubo externo tem diâmetro de 0,045 m. Ambos tubos têm paredes que podem ser consideradas delgadas (espessura nula). A resistência de depósito no lado da água é igual a 0,001 m² °C/W e no lado do óleo é de 0,0005 m²°C/W, e as perdas térmicas para o ambiente também podem ser desprezadas. Água escoa no interior do tubo central com velocidade média igual a 1,5 m/s, sendo alimentada a 20°C. Óleo escoa na região anular com uma vazão de 1,5 kg/s, alimentado a 160°C, e o coeficiente de transferência de calor médio no escoamento do óleo pode ser considerado igual a 400 W/(m²K). A configuração do escoamento nesse tubulular é em contracorrente. Com base nas informações fornecidas acima e considerando as propriedades físicas constantes e iguais as fornecidas, determine: i) o coeficiente de transferência de calor médio no lado do escoamento da água (1,0 ponto); ii) o coeficiente global de transferência de calor no equipamento nas condições indicadas (0,5 ponto); iii) a área de transferência de calor do equipamento (1,5 ponto); iv) a temperatura de saída da água (1,0 pontos). v) Qual seria o comprimento deste sistema bitubular para ele operar com a mesma carga térmica, porém em configuração paralelo. justifique sua resposta no formulário a seguir (1.0 pontos).Propriedades físicas: água: densidade: 1000 kg/m3; calor específico: 4100 J/(kg K); viscosidade: 0,001 kg/(m.s); condutividade térmica: 0,60 W/(m.K); Pr = 6,8; óleo: densidade: 800 kg/m3; calor específico: 2000 J/(kg K); viscosidade: 0,0725 kg/(m.s); condutividade térmica: 0,14 W/(m.K); Pr = 1035.7. NO ESPAÇO PARA RESPOSTA, RESPONDA O ITEM (v), JUSTIFICANDO SUA RESPOSTA. Algumas expressões: Algumas expressões: NUT = Q Δ T m a x = U A C m i n ε = Δ T r Δ T m a x C = m ̇ c p m ̇ = ρ v A i n R = δ k 1 U A = R c o n d = δ k A R c o n v = 1 h A R e s p = R c o n d + R c o n v h = Q Δ T s u p e r f í c i e A s u p e r f í c i e Nu = h ⌀ k (cilindro Nu = h D k (circulo) A w f = m ̇ c 4 Escoamento Laminar: Nu = 3, 66 deve ser utilizado para a condição de escoamento estabelecido, que pode ser considerada quando a previsão da expressão anterior prevê um Nu < 3,66. Escoamento Turbulento: Nu = 0,027 Re 0, 8 Pr 1 3 Pr μ t 0.14