Trocador de calor de tubo duplo

TROCADOR DE TUBO DUPLO (LLSLHX)

i. DEFINIÇÃO DAS VARIÁVEIS GEOMÊTRICAS

Como procedimento inicial prévio à avaliação técnica do trocador de calor de tubo duplo, primeiro é necessário definir as variáveis geomêtricas necessárias.
Di = diametro interno do tubo mais interno = 3,0 cm t = espessura do tubo mais interno = 0,25 cm
Do = diametro interno do tubo mais externo = 6,0 cm
L =comprimento a determinar

Iremos, eventualmente, definir novas variáveis ao longo da nossa análise, sendo elas não necessáriamente geométricas. Um exemplo do dito acima é o coeficiente de troca de calor por convecção (h), que em um primeiro instante será interpolado arbitrariamente ou “chutado” para o anel externo e tubo interno do trocador de calor.
Dessa forma iremos avaliar a ordem de grandeza do comprimento total do tubo duplo (L), o que facilitará o nosso entendimento do problema. Cabe ressaltar que tal interpolação ou “chute” inicial será feito apenas para o caso Tf = -15 [C].

ii. INTERPOLAÇÃO INCIAL DO COMPRIMENTO TOTAL DO TUBO (L)

O primeiro passo para essa análise é achar uma média de variação de calor, que pode ser feita usando a média aritmética ou a média logarítmica. Para a nossa análise iremos utilizar a média logarítmica, conforme a Equação 1.

Equação – Média Logarítmia de Temperatura
To,in = temperatura na entrada do anel externo
Ti,out = temperatura na saída do tubo interno
To,out = temperatura na saída do anel externo
Ti,in = temperatura na entrada do tubo interno

O cálculo da média logarítmica de temperatura precisa da definição dos estados termodinâmicos na entrada e na saida do tubo interno e do anel externo. Para isso utilizaremos as temperaturas dos estados termodinâmicos respectivos achados na primeira parte da disciplina, apresentados na Tabela 1.

Tabela – Propriedades do fluido nos extremos do trocador de tubo duplo
CASO
PROPRIEDADE
ESTADO 5
ESTADO 6
ESTADO 10
ESTADO 11
Tf = -23.3 [C]
=0,21[kg/s]
p [MPa]
9,12
8,67