5.4.1 Dados iniciais Localização dos fluidos água de resfriamento no lado dos tubos gasolina no lado do casco ( F)
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- Isabela de Abreu Mangueira
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1 5.4 EXEMPLO Dimensinar um radr de alr para resfriar de gaslina de 9 aé 00 m água a 86 aqueend aé 00. A pressã de peraçã da gaslina é 6 psi e a da água 88 psi. Sluçã: 5.4. Dads iniiais luid Vazã lbm T ( ) ( ) ( ) h ( ) T P psi p P ( psi ) Gaslina Água? Lalizaçã ds fluids água de resfriamen n lad ds ubs gaslina n lad d as
2 5.4.3 prpriedades érmias ds fluids Obs: Cm s dads iniiais frneem as emperauras de enrada e saída ds dis fluids é pssível deerminar a emperaura média de ada fluid e as prpriedades, as nrári seria neessári realizar primeir balanç de alr. luid Gaslina Água Temperaura média 59,6 93 Massa espeífia 46,85 6,4 Calr espeífi 0,5 0,998 Cnduividade érmia 0,07 0,34 Vissidade dinâmia 0,9 (0,38 p),69 (0,7 p) ar de inrusaçã 0,00 0,00 ( C) lbm 3 f BTU lbm. BTU h. f. lbm f. h h. f. BTU
3 5.4.4 Balanç de alr Q& m&. Cp. T Q& m&. Cp. T Q & ( 9 00) ,5 Q& BTU h Q& m& lbm 4903 Cp ( ) 0,998 ( 00 86) h.
4 5.4.5 Pressões e emperauras de prje Cas Pp 0% mair d que a pressã de peraçã Tp 50 mair d que a mair emperaura de peraçã Pp T Tubs 0% p 50, 6 94 psi , psi mair d que a pressã de peraçã mair d que a mair emperaura de peraçã
5 5.4.6 Cálul da T m Média lgarímia das diferenças de emperaura (MLDT) Ta Gaslina 00 Água 86 Tb 4 MLDT Ta Tb Ta ln Tb ln 4 49
6 R Eslha d ip de radr T T ,5 P T , rajes n as. e 4 ns ubs. 0,96
7 Cálul da diferença de emperaura média T m Tm MLDT 0, , Verifiaçã da neessidade de abeçe fluuane T + T ,6 T 59,6 33,3 < 50 nã é neessári us de abeçe fluuane devid à diferença de emperaura, mas m R de enã usar abeçe fluuane Tip nsruiv AES 0,00
8 Tradr de alr ip AES passagem n as passagens ns ubs
9 5.4.7 Dimensinamen ds bais Tubs V f máx 0 s 4. m& Db mín 0,58pés 6, 33pl ρ. π. V 6,4 π máx Cas V Db Db 0 pl máx 8 ρ 46,85 pés s 4. m& Db mín 0,3 pés 3, 88pl ρ. π. V 46,85 π máx Db Db 6 pl
10 5.4.8 Esimaiva da área de ra érmia U esimad O valr de U é esimad de ard m a Tabela 5.7. Líquid rgâni leve e água U 5 a 75 BTU h. f. e R h. f d 0,005. BTU U 5 U 53,84 + 0,005 U l l U 53,84 + 0,00 + 0,00 95 BTU h. f.
11 Área esimada A Q& U. T m ,04 53,43pé Gemeria adada para lad ds ubs L 6 pés de 3 0, 75pl 4 BWG 4 di 0, 584 pl R de 0,00 m usar arranj (quadrad) m pass s pl Maerial ds ubs laã Númer de ubs n π. de. A ( L e) Númer de ubs pr as 53, ,75 π n n 49 Obs: e espessura ds espelhs, fi esimad pl e deve ser verifiad n prje meâni.
12 Númer de ubs adad e área dispnível Adand, iniialmene, um radr m um númer de rajes ns ubs igual a (N rajes pr as), da abela de disribuiçã de ubs de Perry (980), m: de 0,75 pl, s pl, abeçe TEMA S, N, resula: n 33 ubs e Di 3 ¼ pl A n. π. de. ( L e) 0,75 A 33. π. 6 0,8 pés L. A 04,56 pés 8, A D i
13 VERIICAÇÃO DA GEOMETRIA PROPOSTA Cefiiene de pelíula denr ds ubs m& 4903 V 7, 09 n π. di 33 π ρ 6, N pés ( 0,584) s Re ρ. V. di 6,4 7,09 0, µ,69 esamen urbulen para efiiene de pelíula inern a ub será uilizada a equaçã de Dius-Beler. Pr µ. Cp k,69 0,998 0,34 4,96
14 Nu 0,8 0,03 Re Pr 0,4 0,03 0,8 0,4 ( 45708) ( 4,96) 33 hi Nu k di 33 0,34 0, BTU h. f Perda de arga n lad ds ubs P ns bais 4 m& V ρ. π. D b 4, 0 b 6,4 π 0 pés ρ Vb 6,4 4,0 Pb,8,8 0, 94psi 3, 44
15 P na nraçã, expansã e rern n abeçe P N ρ V 6,4 4,0 3, 44 er,6,6, P linear Obs: Tubs de bre e ligas E0, pé ar de ari de Churhill 6 A,457 ln 7 0,7 E 7 0,7 0, ,584 Re di 6 psi 0 0,9,457 ln 3,54 0 0,9 B Re ,04
16 f C 8 Re ( A + B) 3 ( 3, ,04) Crreçã d far de ari devid a esamen nã isérmi + 3 0,007 de 0,75 Ti T + U Rdi + 3 hi di 7,8 0, Vissidade da água na T i µ i 0,97 ( T T ) ,00 + ( 59,5 93) 4, α µ i µ 0,4 0,97,69 0,4 0, ar de ari rrigid f ' α f 0,95 0,007 0, Cálul da perda de arga linear L ρv 6 6,4 7,09 Pl f D N 45 di 0,584 3, 44 ( 8 0,007) 4, psi
17 Crreçã da perda de arga devid à frmaçã de depósis (Tabela 5.) Perda de arga al ns ubs P N P l,0 4,45 5, 3psi ( P + P + P ) ( 0,93 +,078 5,3) bais nr, ex p, abeç f + P 3, 7 psi Obs: a perda de arga esá próxima a limie de 5 psi.
18 5.4. Gemeria d lad d as Di 3 ¼ pl de 0,75 pl s pl TEMA AES A relaçã L 6 8, : Di 3, Númer aprximad de ubs na fileira enral n Diâmer d feixe de ubs D f próxim as valres remendads.,9 n,9 33 ( n ) s + de ( ) + 0,75, pl D f Espaçamen das hianas na enrada e saída (iguras 5.7 e 5.8) l f e l f Pressã de prje n as l mín Db + l f l mín Db + l f p prj 94 psi
19 l f 7,8 pl l mín Db + l f l mín 6 + 7,8 l mín 3, 8 pl
20 l f 4 pl l mín Db + l f l mín l mín 0 pl
21 Cre da hiana Eslhend re da hiana H rrespnde a Di 0% 3, lg: Di l Númer de hianas Di 3,5 l 7, 75 pl 3 3 Adand l 9,75 pl e l pl, para que númer de hianas resule um númer ineir. N B L ( 6 ) l l 9, l 7,75 0
22 5.4. Cálul da perda de arga d lad d as Variáveis auxiliares H Di Da igura 5.4, m 0% e,33, se bém: s 0,75 de Y e 4,8 0, 7 N p
23 5.4. Cálul da perda de arga d lad d as Variáveis auxiliares Da Tabela 5.0, Cx,0 C 0,97 (seçã 5.3..) b C a C b s de s 0,75 0,97 0,45 S Ca l D f 0,45 7,75,75 40,87 pl p 0,8 + N p D s i 0,8 + 0,7 3,5 0,476
24 5.4.. Área de esamen n as S S 40,87 0,476 f p Vazã mássia n as G m & S ,9 85,9 pl f f Númer de Reynlds n as 8548,8 lbm h. pé Re p G f µ de 8548,8 0,75 0,9 739,
25 ar de ari n as s Da igura 5.4, em funçã de Re739 e,33 f 0, 5 de f 0,5
26 Crreçã d far de ari n as para esamen nã isérmi. Cnsiderand a emperaura da parede inerna d ub aprximadamene igual a emperaura da superfíie exerna T e 4, 5 µ e µ 0, Perda de arga n as P 4 f Gf Cx ρ, 0,9 H Di 0,4 Di s,07 N ' B + Y s Di µ e µ 0,4 8548,8 3,5 4,8 P 4 0,5 9 46,85 3, ,5 ( 0,5) ( 0 + ) +,07 5, psi
27 Perda de arga ns bais d as V m& b 3, 34 ρ 6 46,85 π 3600 πd pé s µ ρ D b 0,9, ,003 0 da figura 5., bém-se Z 0,34 P ρ gz 46,85 3, 0,34 3, 44 bal 0, psi
28 µ ρ D b 0,003 0 Z 0,34 f P ρ gz bal P bal 46,85 3, 0,34 3, 44 P bal 0, psi V b 3, 34 pé s
29 Perda de arga al n as P al ( P + P + P ) N ( 5,9+ 0,+ 0,), 7 b b P al, 7 psi Obs: A perda de arga esá abaix da permiida (0 psi).
30 5.4.3 Cefiiene de pelíula d lad d as Variáveis auxiliares H s 333 Em funçã de 0% e,, se bém na igura 5.4 de 0,75 Di M 0,96 N h 0,5
31 5.4.3 Cefiiene de pelíula d lad d as Variáveis auxiliares M 0,96 N h 0,5 h + N h D s i + 0,5 3,5 0,89
32 Área de esamen n as S S M 40,87 0,96 0,89 h h 35,7 pl Vazã mássia n as G m & S ,7 h h Númer de Reynlds n as Re h Gh de µ 740,5 lbm 740,5 0, ,3 0,9 h. pé
33 Cefiiene de pelíula n as Da igura 5.4 j H 70 Re 8063
34 70 0,4 3 e h Pr Nu j µ µ 6,76 0,07 0,5 0,9 k Cp Pr µ 8,9, 0,9 6, ,4 3 Nu pé h BTU de k Nu h k de h Nu eb eb.. 44,4 0,75 0,07 8,9
35 ar de rreçã devid a efei de enrada n as: E l B + 0,6 ' l ( L l ) 47,5 + ( 6 ) B L l ' L B [ 5,9] 88 7, ,5 0,6 0,905 h BTU e heb E 44,4 0,905 7, h. pé Cefiiene glbal de ra érmia Cnsiderand a emperaura da parede d ub na emperaura média enre as emperauras médias ds fluids ( 6,5 ), ems k BTU 40 h. pé. U de h di i + R di di de + de k ln de di + R de + h e
36 5.4.4 Cefiiene glbal de ra érmia k BTU 40 Rd h f e 0,00.. h. pé. BTU Rd h. f. i 0,00 BTU hi 630 BTU he 7, BTU h. f. h. f. de 0, 75 pl di 0, 584 pl U U de h di 0, ,584 i + + Rdide di + 0,00.0,75 0,584 de k + ln de di + 0, R ln de + h e 0,75 0, ,00 + 7, U 74,54 BTU h. f.
37 5.4.5 Área de ra érmia neessária A ' U Q& T m ,54 47,04 950,5 pé Desvi em relaçã çã a área dispnível Desvi% A ' A A ,5 04,56 04, ,5%
38 O signifiad de um desvi negaiv é que, em relaçã à área dispnível, sbra 4,5% de área de ra érmia, pis em funçã da gemeria adada radr neessia 950,5pé de área de ra érmia e dispõe de 04,5pé. Pdems reduzir err negaiv ampand alguns ubs. Se amparms 4 ubs err diminui para 0,5%.
5.4.1 Dados iniciais Localização dos fluidos água de resfriamento no lado dos tubos gasolina no lado do casco ( F)
5.4 EXEMPLO Dimensinar um radr de alr para resfriar 0.668 de gaslina de 9 aé 00 m água a 86 aqueend aé 00. A pressã de peraçã da gaslina é 6 psi e a da água 88 psi. Sluçã: 5.4. Dads iniiais luid Vazã lbm
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