Suponha que uma indústria farmacêutica necessite de um...
Suponha que uma indústria farmacêutica necessite de um trocador de calor para condensar o vapor de água em um de seus processos. O trocador de calor opera contracorrente. Considere que, nas proximidades dessa indústria, existe um rio cuja temperatura média da água é de 20 °C e que esse rio será utilizado como fonte de fluido de resfriamento para o processo de condensação do vapor. Sabe-se que o vapor está à temperatura de 50 °C e deseja-se que o trocador de calor opere de modo a que haja apenas mudança de fase, sem mudança de temperatura. A água de resfriamento sai à temperatura de 30 °C. Considere, ainda, que a área de troca térmica dos tubos corresponde a 40 m2, o coeficiente global de troca térmica do trocador é 2 000 W∙m-2 ∙°C-1, o calor específico da água a 25 °C é de 4 180 kJ∙kg-1·K-1, o calor de vaporização da água a 50 °C é de 23 283 kJ/kg, e que ln(2/3) = –0,40 e ln(3/2) = 0,40.
Nesse contexto, faça o que se pede nos itens a seguir.
a) Represente, em um gráfico, a distribuição de temperaturas em função do comprimento do trocador de calor em contracorrente. (valor: 2,0 pontos)
b) Determine a diferença de temperatura entre os fluidos utilizando o método da média logarítmica. (valor: 2,0 pontos)
c) Calcule a quantidade de calor trocado para ser realizada a condensação. (valor: 2,0 pontos)
d) Determine a vazão mássica de vapor a ser condensado e a vazão mássica de água do rio necessária. (valor: 2,0 pontos)
e) Explique por que o uso de um trocador de calor com escoamento paralelo não influenciaria, nesse caso, a troca térmica. (valor: 2,0 pontos)
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