Exercicio de Transferência de calor Aplicada

Exercicio de Transferência de calor Aplicada

Engenharia Mecatrónica – 5º ano laboral Transferência de calor Aplicada

Resolução de TPC10

Discente: Valia Madeira TamboDocente: Eng. Jacinto Laquene

Beira, Junho de 2015

Resolução

Determinar o comprimento do tubo de um termopermutador de calor de tubo e carcaça em contra-corrente, que arrefece óleo quente. O tubo interno de cobre tem o diâmetro de 3 cm e espessura desprezível. O diâmetro interior do tubo externo (carcaça) é de 4 cm. A água flui através do tubo a uma taxa de 0,8 kg/s, e o óleo na carcaça a uma taxa de 1,2 kg/s. O óleo entra a uma temperatura de 120ºC e deve ser arrefecido até no 40ºC enquanto a água entra a temperatura de 25ºC.

Plotar o gráfico da relação entre as temperaturas dos fluidos ao longo do comprimento do termopermutador com um passo de 0,1 km.

Para a figura comecaremos por determinar o coeficiente global de transferencia de calor (U):

oi hhU

Assumir-se:

1. Temperatura Media de 40°C para H20, tabela A-9 Propriedades da agua a temperatura de 40°C, teremos:

sm Ac

hD Nu

CmW D kNu

Cálculo a temperatura Média do óleo:

Extraído da tabela a 800C, teremos:

sm Ac

O Re é menor que 2300, considera-se o fluxo laminar como fluxo completamente turbulento, como a tabela a abaixo podemos por interpolação determinar o Nu da região anelar.

Então Nu0 = 5,3

CmW D kNu h h

oi hhU

U= 72.118 W/m2s

Cálculo de calor:

sWCpmCf sWCpmCq TqTqCqQ q outin

)( entradafsaidaff TTCQ

entradaff

Para variar o L em funcao de 21/T , teremos:

AsU Q saidain fq

T T 0 m DTU ln

UAsTT T )(

Conclusão:

Observa-se do gráfico acima que a fracção de variação de temperatura cresce a medida que se aumenta o comprimento do tubo do termopermutador.

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