Transferencia de calor 1 lista

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FACULDADES ASSOCIADAS DE UBERABA – FAZU

1ª LISTA DE EXERCÍCIOS AVALIATIVOS
OPERAÇÕES UNITÁRIAS II
CURSO: Engenharia de Alimentos
SEMESTRE: 1º/2011
PROFESSOR (A): Jorge Wilson Pereira da Silva

VALOR: 5,0 PONTOS

Nota: ________
pts

DATA de ENTREGA: 19/03/2010
GRADUANDO (A): ____________________________________________________________________
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1º) Considere um trocador de calor de tubos concêntricos operando em correntes contrárias, de 3 m
de comprimento e diâmetro da tubulação interna de 50 cm. Durante um ensaio de teste,após 5 anos
de utilização do equipamento, óleo de motor escoando no tubo interno (0,1kg/s) foi resfriado de 110
para 65° utilizando água a 25° e escoando a 0,2k g/s. Calcule o coeficiente global de
C,
C
transferência de calor U. Considerando que o valor de U informado pelo fabricante era de 40 W/m2K,
avalie se ocorreu incrustração no trocador durante o tempo de serviço. Em caso afirmativo,calcule o
fator de incrustração.
2º) Um trocador de calor casco e tubo com um passe no casco e 20 passes nos tubos utiliza água
quente no lado dos tubos para aquecer óleo no lado do casco. Um único tubo de cobre tem
diâmetros interno e externo de 20 e 24 mm, respectivamente, e um comprimento de 3 m por passe.
A água (0,2 kg/s) entra a 97° e sai a 27° O óleo entra a 7 e sai a 37° Sabendo que oC
C.
C.
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coeficiente convectivo para a água é de 3500 W/m K, qual é o coeficiente médio de convecção para
a superfície externa do tubo? Baseie seus cálculos no método de efetividade NUT.
3º) Quer-se projetar um trocador de calor de casco e tubos para aquecer 2,5 kg/s de água, de 15 a
85°C. O aquecimento se fará por uma corrente de óleo a 160°C que passa do lado do casco do
trocador. Oóleo tem um coeficiente médio de convecção de he=400W/m2K na superfície externa
dos tubos. Água passa por 10 tubos no interior do casco. Cada tubo tem uma parede delgada,
diâmetro de 25 mm e faz 8 passes dentro do casco.
a) Qual é a vazão do óleo se a sua temperatura na saída do trocador for 100°C?
b) Qual deve ser o comprimento dos tubos para que se possa realizar o aquecimento
proposto?
R:m=5,19kg/s e L=37,9 m

4º) Uma corrente de gases de descarga quentes entra a 300°C num T.C. com correntes cruzadas e
tubos aletados e sai a 100°C. Os gases são usados para aquecer água pressurizada de 35 a 125°C,
a uma vazão de 1 kg/s. O calor específico dos gases é aproximadamente 1000 J/kgK e o U, com
base na área superficial no lado do gás é 100 W/m2K. Determinar a área superficialnecessária, no
lado do gás mediante o método da efetividade - NUT.
5º) Consideremos o trocador de calor do exercício do método NTU, ou seja, um trocador de calor
com as correntes cruzadas e tubos aletados, com coeficiente global de transferência de calor no
lado do gás igual a 100W/m2 K e a área de transferência de 40m2. A vazão da água é 1 kg/s e a
temperatura de entrada 35°C. Em virtude de umaalteração nas condições operacionais do gerador
de gás quente, a corrente de gás passa a entrar no trocador de calor com uma vazão de 1,5 kg/s e
uma temperatura de 250°C.
a) Qual é a taxa de transferência de calor no trocador de calor?
b) Quais são as temperaturas de saída do gás e da água?
R: Qmax = 3,23 x 10 W, Tq,s = 73,3°C e Tf,s =98,1°C
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6º) O condensador de uma usina de força degrande porte é um trocador no qual o vapor de água se
condensa em água líquida. Vamos admitir que o condensador seja um trocador de calor casco e
tubos, com um só passe no casco e 30.000 tubos, cada qual com dois passes. Os tubos têm a
parede delgada, o diâmetro D = 25 mm, e o vapor de água se condensa na superfície externa com o
coeficiente de convecção correspondente a he = 11000 W/m2K. A...
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