TA 733 A – Operações Unitárias II Aula 16 Análise de Trocadores: LMTD (Continuação) Exercícios
Trocadores com múltiplos passes e com escoamento cruzado: As equações anteriores podem ser utilizadas caso a seguinte modificação seja efetuada na média logarítmica das diferenças de temperaturas. F: Fator de correção calculado com a hipótese de escoamento em contracorrente. Foram desenvolvidas expressões algébricas para o fator de correção F para diversas configurações de trocadores de calor casco e tubos e trocadores de calor com escoamento cruzado.
F para TC casco e tubos com um passe no casco e qualquer múltiplo de dois passes nos tubos.
F para TC casco e tubos com dois passes no casco e qualquer múltiplo de quatro passes nos tubos.
F para TC em escoamento cruzado com passe único, com os dois fluidos não-misturados.
F para TC em escoamento cruzado com passe único, com um fluido misturado e o outro não.
Exercício 1 Um trocador de calor bitubular (tubos concêntricos) com configuração em contracorrente é utilizado para resfriar óleo lubrificante do motor de uma grande turbina a gás industrial. A vazão da água de resfriamento através do tubo interno (Di = 25 mm) é de 0,2 kg/s, enquanto a vazão de óleo através da região anular (De=45mm) é 0,1 kg/s. O óleo e a água entram a temperaturas de 100 e 30ºC, respectivamente. Qual deve ser o comprimento do trocador se a temperatura de saída do óleo deve ser de 60ºC?
Exercício 2 Um trocador de calor casco e tubos deve ser projetado para aquecer 2,5 kg/s de água de 15 a 85ºC. O aquecimento deve ser feito pela passagem de óleo de motor aquecido, que está disponível a 160ºC, pelo lado do casco do trocador de calor. Sabe-se que o óleo proporciona um coeficiente médio de transferência de calor na superfície externa dos tubos igual a he = 400 W/m2K. A água escoa no interior dos tubos, que são em número de dez. Os tubos, que possuem paredes delgadas, têm diâmetro de D=25mm, e cada um deles faz oito passes no casco. Se o óleo deixa o trocador a uma temperatura de 100ºC, qual é a sua vazão mássica? Qual deve ser o comprimento dos tubos para se atingir o aquecimento desejado?