Em cada item a seguir é apresentada uma situação hipotética ...
Em cada item a seguir é apresentada uma situação hipotética seguida de uma assertiva a ser julgada com relação a conceitos e princípios da mecânica dos fluidos.
No diagrama a seguir, é apresentado um trocador de calor deduplo tubo de fluxo oposto, usado para resfriar 10.000 kg/hde água de 100°C para 64°C, enquanto aquece outros10.000 kg/h de água que entra a 20°C no trocador. Nessascondições, assumindo-se que o calor específico da água seja4.180 J·kg−1·K−1 e que o coeficiente global de troca de calorseja 2.000 W/m2, será necessária uma superfície de troca decalor de pelo menos 5,8 m2 para o funcionamento dotrocador.
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Existe uma forma mais facil de resolver essa questão.
Q = m.c.dT
Q = U.A.dT
Igualando as duas formulas temos:
m.c.dT = U.A.dT
Cortando o dT dos dois lados
m.c = U.A
Isolando a área
A = (m.c)/U = 10000/3600 . 4180 / 2000 = 5,80 m2
* a vazao massica deve ser ajustada para kg/s
Só complementando a resposta do MRCC, conforme ressaltaram aqui o fluxo é contracorrente, e não paralelo, o que por si só alteraria os cálculos dos deltaT1 e deltaT2.
Além disso, como se trata do mesmo fluido e dos mesmos fluxos de massa, as taxas de capacidade térmica dos fluidos quente e frio são as mesmas. Assim, conforme literatura, deltaT1=deltaT2=deltaTlmtd, ou seja a média logarítimica de temperatura é igual aos deltas entre fluido quente e frio, que são iguais.
Nesse caso, deltaT1=deltaT2=deltaTlmtd=44 ºC, que conduz à mesma resposta de A=5,8m2.
O coeficiente global de troca de calor U está com a unidade errada. Deveria ter dimensão de W/m²C
Achei curioso quando calculei ΔT1 = ΔT2 e achei ΔTlm = 0. Mas pela explicação do amigo acima, neste caso é considerado ΔTlm = ΔT1 = ΔT2.
De qualquer forma não cheguei na resposta, já que não posso aplicar U na equação Q = UAΔTlm por conta de U estar com a dimensão incorreta, o que torna o cálculo sem sentido.
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