Exercício 7.2. É desejável aquecer 9820 lb/h de benzeno ( cp = 0,425 Btu/lb.oF ) de 80 a 120 oF utilizando tolueno ( cp = 0,44 Btu/lb.oF ), o qual é resfriado de 160 para 100 oF. Um fator de fuligem de 0,001 deve ser considerado para cada fluxo e o coeficiente global de transferência de calor "limpo" é 149 Btu/h.ft2.oF. Dispõe-se de trocadores bitubulares de 20 ft de comprimento equipados com tubos área específica de 0,435 ft2/ft.
a) Qual a vazão de tolueno necessária?
b) Quantos trocadores são necessários?
a) A vazão de tolueno pode ser obtida realizando um balanço térmico :
b) Para obter o número de trocadores é necessário calcular a área de troca de calor necessária. O MLDT do trocador é obtido assim :
Cálculo do coeficiente global considerando o fator fuligem ( sujo ) :
1/Ud = 1/Uc + Rdi +Rde
Ud = 1/149 + 0,001 + 0,001
Ud = 115 Btu/h*ft²*°F
Cálculo da área de troca de calor :
O calor trocado é igual ao calor recebido pelo benzeno, portanto :
São necessários 50,5 m2 de área de troca de calor. Como os tubos do trocador dispõem de uma área por unidade de comprimento conhecida, é possível calcular o comprimento de tubo necessário :
Como cada trocador tem tubos de 20 ft de comprimento, o número de trocadores é :
Por favor como ele chegou nesta unidade, na parte que está resolvida do cálculo do coeficiente global considerando o fator fuligem