Exercícios_Unidade_07_TC_Trocadores_Calor__2014_2

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unilesteMGCENTRO UNIVERSITRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS

Lista de Exerccios Propostos - 07

Fenmenos de Transporte II

Unidade 07

Trocadores de Calor

Aluno:________________________________

Segundo Semestre 2014_2

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1. Um trocador de calor de tubos concntricos com configurao contra corrente utilizado para resfriar leo de um sistema hidrulico. A vazo de gua de resfriamento que escoa atravs do tubo

interno (d = 25 mm) de 0,2 kg/s. A vazo de leo que escoa atravs da seo anelar de 0,1

kg/s. O leo entra no trocador de calor a 100 c e a gua a 30 c respectivamente. Sabe-se que o

leo deve ser resfriado at atingir a temperatura de 60 c. Determinar o comprimento do trocador

de calor conhecendo-se:

h ( gua ) = 2250 w/m2 c; h ( leo ) = 38 w/m2 c; Cp ( leo ) = 2131 j/kg c; Cp ( gua ) = 4178 j/kg c;

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2. Uma vazo de 3,783 kg/s de gua aquecida de 37,78 a 54,44 c em um trocador de calor tubo e carcaa. No lado da carcaa utilizado um passe com uma vazo de 1,892 kg/ s de gua de

aquecimento, entrando a 93,33 c. O coeficiente global de transferncia de calor 1419 w/m2c e

a velocidade mdia da gua nos tubos de 1,905cm de dimetro interno 0,366 m/s. Devido

limitaes de espao, o comprimento do tubo no dever ser maior que 2,438 m. Calcule o

nmero de passes nos tubos, o nmero de tubos por passe e o comprimento dos tubos, consistente

com esta restrio.

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3. Gases quentes de exausto so usados em um trocador de calor de tubo aletado em escoamento cruzado para aquecer 2,5 kg/s de gua de 35 a 85 c e calor especfico de 4.185 j/kg c . Os gases

entram a 200 e saem a 93 c. Calcule a rea do trocador de calor, sabendo-se que o coeficiente

global de troca de calor de 180 w/m2 c.

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4. Um trocador de calor de tubo aletado de correntes cruzadas utiliza gua quente para aquecer uma certa quantidade apropriada de ar de 15 c a 25 c. A gua entra no trocador a 70 c e sai a 40 c,

sendo de 29 Kw o calor transferido neste processo. O coeficiente global de transferncia de 45

w/m2 c. Calcule a rea de troca de calor.

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5. Um trocador de calor tubo duplo de contra corrente usado para aquecer gua de 25 c a 50 c por meio de um resfriamento de um leo de 100 c a 65 c. O trocador de calor projetado com

uma capacidade de 29 Kw e coeficiente global de troca de calor de 340 W/m2 c. Calcule a rea

de troca de calor.

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6. Um trocador de calor de tubo duplo de contra corrente utilizado para aquecer 0,6 kg/s de gua de 35 a 90 c por meio de uma vazo de 0,9 kg/s de leo. O leo tem um calor especfico de 2100

J/kg c e entra no trocador de calor a 175 c. O coeficiente global de troca de calor de

426 w/m2 c. Determinar a rea de troca de calor.

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7. Em um trocador de calor de tubo e carcaa 2.4 (Dois passes na carcaa e quatro nos tubos ), o fluido da carcaa etileno glicol, que entra no trocador a 140 c e sai a 80 c, com uma vazo de

4500 k/h. A gua escoa no interior dos tubos entrando a 35 c e saindo a 85 c. Calcule a vazo de

gua necessria e a rea de troca de calor, sabendo-se que o coeficiente global de troca de calor

de 850 w/m2 c e o calor especfico da gua de 4180 j/kg c.

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8. Um trocador de calor de tubo e carcaa com um passe na carcaa e dois passes nos tubos usado para resfriar gua quente de 80 c a 60 c, que circula pelos tubos. A gua de resfriamento circula

pela carcaa entrando a 10 c e saindo a 65 c. Calcule a rea de troca de calor para 60 Kw se o

coeficiente global vale 1100 w/m2 c.

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9. Calcular a rea de troca de calor de um trocador tubo duplo contra corrente para aquecer 30 kg/s de gua de 20 c a 40 c, calor especfico 4180 J/kg c, com leo entrando a 200 e saindo a 85 c.

Sabe-se que o coeficiente global de troca de calor de 380 w/m2 c.

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10. Um trocador de calor de tubo e carcaa com um passe na carcaa e quatro passes nos tubos usado para resfriar um fluido de 90 c a 40 c, que circula pelos tubos. O fluido de resfriamento

circula pela carcaa entrando a 10 c e saindo a 70 c. Calcule a rea de troca de calor para

125 kw, conhecendo-se o coeficiente de conveco do fluido frio 220 w/m2 c e fluido quente

460 w/m2 c.

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11. Um trocador de calor tubo e carcaa (1.2) so utilizados para refrigerar o leo de um sistema hidrulico para manter a viscosidade do leo de acordo com recomendaes tcnicas, utilizando

gua industrial como fluido de refrigerao. No trocador de calor uma massa de leo de 3,5kg/s

passa atravs da carcaa que entra na temperatura de 100C e sai na temperatura de 60C. A gua

de refrigerao entra no feixe de tubos na temperatura de 100F e sai na temperatura de 140F. O dimetro do tubo utilizado no feixe tubular de cobre com dimetro interno de 1,5cm. A

velocidade da gua no interior dos tubos de feixe tubular no deve ultrapassar 0,25m/s.

Determinar:

a) A capacidade de troca trmica trocador de calor b) A vazo em massa de gua que deve passar pelo feixe de tubos c) O coeficiente de conveco no lado do feixe de tubos d) O comprimento do tubo do feixe de tubos

Nota-01:

O coeficiente de conveco da gua no lado de feixe de tubos pode ser calculado

utilizando-se a equao proposta por DITTUS-BOELTER para aquecimento no interior de tubos

dado por:

4,08,0 PrRe023,0Nu

Onde:

gua

tubogua

k

DhNu Nmero de NUSSELT (Adimensional)

guah w/m2c

tuboD m

guak w/mc

guatubo

tubogua

ED

mR

/4 Nmero de REYNOLDS (Adimensional)

tuboguam / kg/s

tuboD m

gua kg/m.s

Pr Nmero de PRANDT (Adimensional)

Nota-02:

A propriedade da gua do leo podem ser obtidas nas tabelas abaixo em funo da temperatura

mdia entre a temperatura de entrada e sada dos fludos.

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Tabelas

Propriedades do leo

Propriedades da gua

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12.

Fator de correo para trocador de calor com um passe na carcaa e nmero par de passes no

feixe tubular

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