Questão 349510

• Banca: CESGRANRIO
• Órgão: Petrobras
• Ano: 2010
• Provas: CESGRANRIO - 2010 - Petrobras - Engenheiro de Processamento Júnior
• Disciplina: Engenharia Química e Química Industrial
• Assuntos: Fenômenos de Transporte: Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Transferência de Massa

Um forno industrial libera gases de exaustão que podem ser utilizados para aquecer água pressurizada em um trocador de calor CT 1-2. A água escoa, em contracorrente, através de tubos cilíndricos a uma vazão de 3 kg/s, enquanto os gases de exaustão escoam no casco a 2 kg/s. Existem 100 tubos, cada um com 25 mm de diâmetro interno e 2,5 mmde espessura. As temperaturas de entrada da água e dos gases são iguais a 300 K e a 800 K, respectivamente. Os calores específicos da água e dos gases de exaustão são iguais, aproximadamente, a 4.200 J •kg^-1• K^-1 e a 1.000 J•kg^-1•K^-1, respectivamente. A resistência condutiva da parede do tubo deve ser desprezada. Os coeficientes interno e externo de filme são iguais a 60 W•m^-2 •K-1 e a 200 W•m^-2•K^-1, respectivamente. O número de unidades de transferência é 0,90. 

Considerando-se π = 3, aproximadamente, e de acordo com os dados fornecidos, os valores aproximados para o coeficiente global de transferência de calor, com base na área externa, e o comprimento de cada tubo, por passagem, são iguais, respectivamente, a

• A. 40 W• m^-2•K^-1 e a 2,5 m
• B. 40 W•m^-2•K^-1 e a 5,0 m
• C. 46 W•m^-2•K^-1 e a 1,5 m
• D. 46 W•m^-2•K^-1 e a 3,0 m
• E. 46 W•m^-2•K^-1 e a 5,0 m

Gabarito: A

Comentários

• Alguém? 

  Resistência= (1/h1)+(1/h2) 
  U = 1/ Somatória das resistências
  U= 46,15 W/K. M²  , o gabarito aponta 40 ... como ?

  n=100tubos R= 0,015m pi=3 U 
  Usando o U =46,15  A= 2.3.0,015.L. 100

  Cmax= 4200*3KG= 12600J/s

  Cmin= 1000*2kg = 2000J/s
  Para o NUT=0,9= AU/Cmin , isola L e L= 4,33 m , Mas ai o é pedido considerando 1 passe, então 2,15m...

  Se usar o U= 40 , vai dar 5m e 2,5 certinho... MAS COMO o U deu 40 ? eis a questão...  

• "com base na área externa"

• Também não entendi como é que chega nos 40 se baseando na area externa..

• Galera para achar o U faremos:

  1/U*D= (1/h1*D1)+(1/h2*D2) 

  1/U*30= (1/60*25)+(1/200*30) 

  U = 40 W/ m²k

  Confesso que cheguei apenas até aqui e acabei marcando a alternativa B, porque utilizando q= DTML*A*U, cheguei em aproximadamente 6 metros !! Mas com a ajuda dos comentários dos colegas, cheguei em:

  Cmax= 4200*3KG= 12600J/s

  Cmin= 1000*2kg = 2000J/s

  Para o NUT=0,9= A*U/Cmin

  0,9 = 3*(30*10^-3 * L)*100*2*40/ 2000

  L=2,38 m

  Mas convenhamos, fazer essas contas na munheca é complicado, essa questão gasta aproximadamente 10 minutos para resolve-la, caro Monkey D. Luffy, valeu por esse macete de "NUT=0,9= A*U/Cmin", confesso que não iria lembrar deste detalhe!

  LETRA A