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DIMENSIONAMENTO DE UM AQUECEDOR DE LEITE DE TUBOS CONCÊNTRICOS

Por:   •  13/9/2020  •  Trabalho acadêmico  •  1.030 Palavras (5 Páginas)  •  3 Visualizações

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[pic 1]

 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ[pic 2]

DEPARTAMENTO ACADEMICO DE MECANICA – DAMEC

Disciplina: Sistemas Térmicos 3

Professor: Raul Erthal

PROJETO 10: DIMENSIONAMENTO DE UM AQUECEDOR DE LEITE DE TUBOS CONCÊNTRICOS

Alunos:

Diego Pandolfo

Felipe Dieter

Heloise Naomi Okura

Curitiba, 29 de junho de 2011

PROJETO 10: AQUECEDOR DE LEITE DE TUBOS CONCÊNTRICOS

        Necessita-se projetar um trocador de calor de tubos concêntricos capaz

de aquecer 1000 l/h de leite de 20°C até 70°C utilizando 2000 l/h de água na

temperatura de 80°C.

  1. Hipóteses adotadas

  1. Regime permanente;
  2. Trocador de calor adiabático em relação ao ambiente;
  3. Condução axial ao longo dos tubos desprezível;
  4. Mudança nas energias cinética e potencial desprezíveis;
  5. Resistência térmica na parede do tubo e fatores de deposição desprezíveis;
  6. Condições de escoamento plenamente desenvolvidas no leite e na água;
  7. Perda de calor nas curvas é desprezível.
  1. Dados utilizados
  1. Escoamento contra fluxo ou contracorrente;
  2. Tubo interno de aço inox: de=21,3mm e esp=2,77mm;
  3. Tubo externo de aço inox: de=32,34mm e esp=2,87mm.

        Optou-se por utilizar um trocador de calor com escoamento contracorrente ao invés de um com escoamento paralelo pois, admitindo-se um mesmo valor de coeficiente global de transferência de calor (U) para os dois arranjos, a área necessária para que ocorra uma dada taxa de transferência de calor q é menor no arranjo contracorrente do que no arranjo paralelo [Incropera, 2008].

        O material escolhido para os tubos foi o aço inoxidável devido ao fato de que um dos fluidos é um produto alimentício.

Tabela 1: Propriedades da água e do leite a serem utilizadas nos cálculos.

[pic 3]

        

        As temperaturas utilizadas para obtenção das propriedades são as médias aritméticas das temperaturas de entrada e saída dos fluidos, sendo 20°C e 70°C, respectivamente, para o leite, e 80°C e 0°C para a água (como a temperatura de saída da água não foi informada, adotou-se o valor 0).

  1. Cálculos

        Primeiramente, foram selecionados os tubos interno e externo a partir da tabela de dimensões padronizadas de tubos de aço inoxidável fornecida pelo professor:

Tabela 2: Tubos de aço inoxidável

DN [pol]

Di [pol]

e[pol]

¼

10,4

1,65

3/8

13,8

1,65

1/2

15,8

2,77

3/4

20,9

2,87

1

26,6

2,87

11/4

35,0

3,56

11/2

40,8

3,68

Foi também calculado o calor trocado entre os fluidos a partir da equação:[pic 4]

Resultando em um valor de 56330W.

        A partir deste resultado, foi possível calcular a temperatura de saída da água:[pic 5]

Obtendo-se um valor de 55,44°C.

        Com a vazão e a área transversal dos tubos, foi possível calcular a velocidade dos fluidos interno e externo pois                             , sendo 14,44m/s a velocidade do fluido interno e 3,8m/s a velocidade do fluido externo. Assim, foi possível calcular o número de Reinolds:[pic 6]

...

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