Trocador De Calor

X. RESULTADOS

Tendo efetuado os procedimentos iniciais descritos na seção (X), para a realização dos cálculos tem-se primeiramente os dados referentes ao equipamento utilizado fornecidos pela apostila da disciplina. Sendo o raio externo dos tubos (R0), o raio interno dos tubos (r), o comprimento dos tubos (L), o número de tubos (m), o raio das aletas (R1), a espessura de aletas de um tubo (e) e o número de aletas de um tubo (n), respectivamente, 0.8cm, 0.7cm, 39cm, 16, 1.745cm, 0.03cm e 124.

Para a vazão mássica da água de 0.11257kg/s (sabendo-se que a massa de água escoada em 17s foi de 1.9137kg):

Apenas um trocador de calor:

Fez-se o experimento para os trocadores de 2 passos e 8 passos individualmente. Sendo que as temperaturas observadas foram:

Tabela 1. Temperaturas de entrada e saída da água (t1 e t2) e de entrada e saída do vapor (T1 e T2)

t1 t2 T1 T2

2 passos 26⁰C 86⁰C 106⁰C 103,9⁰C

8 passos 24,5⁰C 87⁰C 68⁰C 99⁰C

Como o que se tem é a vazão mássica da água, utilizar-se-á os dados da água para calcular a quantidade de calor trocado (Q) pela equação (X). Mas para que se possa calcular Q, é necessário pegar os dados tabelados para as propriedades da água em temperatura média (tm), como observado na tabela (2).

Tabela 2. Propriedades da água à temperatura média

tm (⁰C) c_p(J/kg.K) ρ (kg/m³) k(W/m.K) µ(kg/m.s)

2 passos 56 4183,4 984,82 0,650 0,497.〖10〗^(-3)

8 passos 55,75 4183,3 984,92 0,650 0,498. 〖10〗^(-3)

Tendo todos os dados necessários, é possível de se calcular Q para ambos os trocadores de calor.

- Trocador de 2 passos:

Q=0,11257 kg/s.4183,4 J/(kg.K).(60)K=28255,67 J/s

Q= - 28255,67 W

- Trocador de 8 passos:

Q=0,11257 kg/s.4183,3 J/(kg.K).(62,6)K=29432,13 J/s

Q=29432,13 W

Assim, para que se possa calcular hi0 pela equação:

h_i0=Q/(A*(LMTD))

Utilizou-se ainda, as equações (X), (X) e (X) para que fosse possível se encontrar a área de troca de troca de calor e a equação (X) para encontrar a variação de temperatura logarítmica (LMTD). Observa-se na tabela (3) os valores encontrados.

Tabela 3. Resultados obtidos do hi0, necessário para se encontrar U, de acordo com a quantidade de calor transferido (Q) encontrado

A_ef(m²) A_b(m²) A(m²) LMTD(K) Q(W) hi0(W/m²K)

2 passos 2,9763 0,2837 3,26 41,48 28255,67 208,95

8 passos 2,9763 0,2837 3,26 24,46 29432,13 369,10

Fazendo agora o calculo para o coeficiente global de troca térmica pela equação (X) sabendo que o Reynolds é 20598, portanto tem-se um escoamento turbulento, deve-se primeiramente que encontrar hi pela equação abaixo:

(h_i*D)/k=0,027* (Re)^0,8*((c*μ)/k)^(1/3)*(μ/μ_w )^0,14

Dados:

Tabela 4. Dados para o calculo de hi

2 passos 8 passos

t_w(⁰C) 104,95 83,5

μ (kg/m.s) 0,497.〖10〗^(-3) 0,498. 〖10〗^(-3)

μ_w(kg/m.s) 0,268. 〖10〗^(-3) 0,340. 〖10〗^(-3)

G (kg/s) 0.11257 0.11257

D (m) 1,4. 〖10〗^(-2) 1,4.〖10〗^(-2)

k (W/m.K) 0,650 0,650

c (J/kg.K) 4183,4 4183,3

Re 20598 20598

Assim tem-se pela equação mencionada os valores de hi expostos na tabela (5) e com este é possível calcular U pela equação (X).

Tabela 5. Resultado final dos coeficientes