Como simular um Trocador de Calor Ar/Água computacionalmente?

Question

Imagine uma torre de resfriamento, onde a água quente desce por um tubo e é resfriada por um ventilador. Preciso criar uma lógica computacional para simular isso. Achei a fórmula T(t) = Tm + (To-Tm) exp(-Kt) onde To e Tm são constantes (temperatura atual e temperatura do meio), mas não sei quem é K. Alguem já resolveu algum problema assim?

Answer 1

Você tem que introduzir o conceito de "quantidade de calor".
Uma massa de água a uma determinada temperatura tem uma energia térmica que pode ser medida em "quantidade de calor".
Os países de língua inglesa usavam o BTU (British Termal Unit) para designar este termo. O Sistema Internacional usa a caloria.
Faça a relação usando as massas e o "poder calorífico" da água e do ar (estes valores são tabelados).

Answer 2

Meio complicadinha, mas vamo lá. Esse K, acho q é capacidade calorífica vezes densidade vezes volume divido pela constante convectiva. Nao tenho certeza. Mas procura na parte introdutória de livros de transferencia de calor. Essa equaçao ai,c nao me engano, eh valida para o resfriamento ou aquecimento de uma barra plana. Pra fazer a simulaçao, eu nao sei c vc qr simular o equipamento em si, ou c vc qr meio qeu obter o perfil de temperaturas. O equipamento, eu nao sei fazer, mas fiquei intrigado. O perfi, eu sei mais ou menos. Mas vc vai precisar procurar descobrir algumas coisas como método das diferencas finitas pra resolver equaçoes diferenciais,vai ter q achar o perfis de temperatura de paredes cilindricas. Mas tudo isso vc vai ter q estudar!!

Uma maneira, que eu nao sei c vai dar certo, eh usar essa equaáo q vc ta faldno. Eu, infelizmente, to sem livro pra verificar essas coisas q eu falei antes. Mas da logica computacional eu tenho certeza quase certeza q teria q ser assim

t(tempo): real
Cp(capacidade calorifica): real
d....
declarar todas as variaveis qeu vao aparecer e os tipos

Inicio do programa
Leia (To, Tm) (valores q vc digita no inicio)
Faça t=0 atet=x (o x vc fala um tempo q vc qr, mas assim tb poderia falat Faca ate que To=Tm)
Inicio do faca
K=Cp.d.V/h
T = Tm + (To-Tm)exp(-K.t)
escreva T
Final do faca
Final do programa

Eh simples e bobo, mas com essa equaçao,ele vai sair escrevendo valores de T,e vc pode fazer um grafico. Esse grafico, vai meio q mostrar as temperaturas pra cada tempo q vc pediu. Vai chegar uma hora q vai ficar constante, q vai ser qnd To=Tm.
Essa equaçao eu tenho quase certeza q nao funciona pra esse tipo de problema, pra isso vc infelizmente vai ter q pesquisar o q eu falei, pq eu nao tenho como fazer agora. Ah, e vc talvez, tenha q calcular o h, que depende da temperatura do ar, velocidade do ar, umonte de coisa. Mas nesses livros eles ensinam como calcular.

Talvez, nao tenha ajudado em nda, mas ensinei o caminho

Falou