Diferença entre Fenômenos

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<p>1. Dar pelo menos quatro motivos para a preferência pelo uso de trocadores de calor de placas em indústrias alimentícias. 2. Propor um procedimento prático para acompanhar, em um dado trocador de calor industrial em operação, o grau de incrustação ao longo do tempo de uso e o seu desempenho na troca térmica. 3. Um engenheiro afirmou que, "em processamentos alimentícios, é sempre preferível operar um trocador de calor com potencial térmico mais elevado possível, pois assim diminui o tamanho do equipamento e consequentemente o seu custo". Você concorda com essa afirmação? Discuta a respeito. 4. Deseja-se resfriar uma solução aquosa de etanol (calor específico médio = 3840 J à vazão de 2,9 de 75 °C a 45 °C. o fluido de resfriamento é água (calor específico médio = 4180 J à vazão de e temperatura de entrada igual a °C. trocador de calor cogitado para esse serviço pode ser do tipo (1) duplo tubo com escoamento concorrente, (2) duplo tubo com escoamento contracorrente ou (3) casco e tubos (feixe tubular) com 1 passe pelo lado do casco e 2 passes no lado dos tubos. Por simplificação, adota-se que, em todos os casos, o coeficiente global de troca térmica, com base na área externa, é igual a 500 W Determine: (i) a carga térmica e a temperatura de saída da água de resfriamento; (ii) a área de troca térmica necessária para cada um dos casos. Discuta sobre os resultados obtidos. 5. Água é aquecida de 40 °C até 80 °C, circulando a velocidade média de 1,0 m no tubo interno (diâmetro interno = 2,7 cm, espessura = 0,4 cm) de um trocador de calor de duplo tubo. A condutividade térmica do material de construção desse tubo é de 45 W o aquecimento é provido pela condensação de vapor d'água saturado à pressão absoluta de 475,8 kPa, no espaço anular do trocador de calor. Adotar os seguintes valores para os coeficientes individuais de transporte de energia por convecção: 5100 W para escoamento da água no tubo e 15000 W para condensação do vapor e o valor de 1 10-4 K para os fatores de incrustação da água e do vapor. Determine: (i) a carga térmica necessária; (ii) o coeficiente global de troca térmica do trocador limpo; (iii) o número de grampos necessários para o serviço proposto, sabendo-se que o comprimento do tubo do grampo é de 2,3 m. [Respostas: (i) (ii) U = 2371 W (iii) 2.75 grampos, ou seja, três grampos] 6. Vapor d'água saturado à pressão absoluta de 143,1 kPa (T 110 °C) será usado para aquecimento de um produto alimentício, em um trocador de calor de duplo tubo. Os tubos interno e externo do trocador de calor são respectivamente de 2" Schedule n° 40 (diâmetro interno = 0,05250 diâmetro externo = 0,06033 m) e 3" Schedule 40 (diâmetro interno = 0,07793 m, diâmetro externo = 0,0889 m) com isolamento térmico apropriado. A condutividade térmica do metal é de 15 W o comprimento total de um grampo do trocador é de 3,6 m. A vazão do produto na entrada é de 2,5 e temperatura de 50 °C. Sua temperatura de saída deve ser de 90 °C. Para as propriedades do produto alimentício, podem-se adotar os seguintes valores médios: calor específico = 3840 J kg-1 viscosidade = 1,4 mPa S. densidade = 1000 kg e condutividade térmica = 0,50 W o coeficiente de convecção associado à condensação do vapor na superficie do tubo é de 5000 Determine: (i) o coeficiente convectivo do produto e o coeficiente global de troca térmica; (ii) a carga térmica e o número de grampos (iii) a vazão de condensado que será coletada do ânulo do trocador.</p><p>8. Um trocador de calor de casco e tubos deve aquecer 40.000 kg de um óleo vegetal de (20 a 65) °C, utilizando água de aquecimento (tratada) a 92 °C que escoa pelo casco em um passe único à vazão de 50000 kg o óleo escoa por 76 tubos (38 por passe) (k com 1,580 cm de diâmetro interno e 2,134 cm de diâmetro externo (1/2" SCH40), que fazem dois passes no trocador. o passo entre centros de tubos é de duas vezes o seu diâmetro externo. o diâmetro interno do casco é de 48,0 cm e o desenho da chicana é o mostrado na figura a seguir, deixando uma janela de escoamento que ocupa da área da seção do casco. o passo entre chicanas é de 30 cm. Adote como propriedades médias do óleo: r = 850 kg Cp = 2100 J kg-1 W e como propriedades médias da água: r = 970 kg Cp = 4190 J m = Determine: (i) a carga térmica, a eficiência térmica e a temperatura na qual a água deixa o trocador (considere que o trocador é isolado termicamente do ambiente); (ii) o coeficiente global de troca térmica para esse trocador, adotando valores adequados para os fatores de incrustação; e (iii) a área de troca térmica e o comprimento dos tubos por passe para que o óleo deixe o trocador na temperatura desejada.</p>