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Cesgranrio · Transpetro · Profissional de Nível Médio Júnior, ênfase Manutenção – Mecânica · 2023 · questão 25

Cesgranrio Transpetro 2023 Manutenção mecânica · Trocadores de calor

Questão 25

Um trocador de calor apresenta taxa de transferência de calor e DTML respectivamente iguais a 576 kW e a 150 °C. Admita que esse trocador tenha fator de correção igual a 0,8 e coeficiente de transferência de calor global igual a 2.400 W/(m\(^{2}\cdot\)°C).

Qual é o valor, em m\(^{2}\), da área necessária de transferência de calor?

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Resposta da banca: B

Resolução comentada

Situar o problema antes de calcular.

Assunto

Trocadores de calor — área de troca pela DTML.

Objetivo

Achar a área de troca de um trocador a partir da taxa de calor, do coeficiente global, da DTML e do fator de correção. O que está em jogo é montar a equação de projeto do trocador com o fator de correção multiplicando a DTML, e cuidar dos zeros entre kW e W.

Conceitos para revisar

Equação de projeto do trocador

A taxa de calor trocada é proporcional à área, ao coeficiente global e à diferença de temperatura média. O fator \(F\) corrige a DTML quando o arranjo não é contracorrente puro.

\[\dot{Q} = U \cdot A \cdot F \cdot \Delta T_{ml}\]
\(\dot{Q}\)taxa de transferência de calor, em W
\(U\)coeficiente global de transferência, em W/(m²·°C)
\(A\)área de troca, em m²
\(F\)fator de correção do arranjo, de 0 a 1
\(\Delta T_{ml}\)diferença de temperatura média logarítmica, em °C

Coeficiente global \(U\)

Junta num só número as três resistências em série: convecção de um lado, condução na parede e convecção do outro lado. Quanto maior \(U\), menos área para a mesma taxa.

\[\dfrac{1}{U} = \dfrac{1}{h_1} + \dfrac{e}{k} + \dfrac{1}{h_2}\]
\(h_1, h_2\)coeficientes de convecção dos dois fluidos
\(e\)espessura da parede
\(k\)condutividade do material da parede

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