Permutador anelar

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Permutador Anelar
Funcionamento e Método ε-NTU
Ensaios no 5 e 6
Permutador Anelar
Funcionamento e Método ε-NTU
Ensaios no 5 e 6

Elaborado por:
Sandra Dias- 080213022
Docente: Luiz Coelho
Elaborado por:
Sandra Dias- 080213022
Docente: Luiz Coelho

Índice
Ensaio nº 5 2
Resultados experimentais 2
Tratamento de Resultados 2
Gráficos do perfil de temperatura 2
Caudal máximo 2Cálculo para o caudal de água reduzido para metade 2
Ensaio nº6-Metodo ε-NTU 2
Tratamento de Resultados 2 2
Conclusão 2

Ensaio nº 5
Resultados experimentais

Tabela 1- Valores experimentais do permutador de calor com configuração Equicorrente
Equicorrente -Caudal Total |
Caudal [l/h] | Pressão Água Fria [kg/cm2] | Pressão Água Quente [kg/cm2] | Temperatura Água Fria [℃] |Temperatura Água Quente [℃] | Temperatura Intermédia [℃] |
Quente | Frio | Entrada | Saída | Entrada | Saída | Entrada | Saída | Entrada | Saída | Entrada | Saída |
297,5 | 450,5 | 2,95 | 0,6 | 1,13 | 0,27 | 24 | 14 | 36 | 53 | 19 | 22 |

Tabela 2 – Valores experimentais para metade do caudal de água fria
Caudal [l/h] | Pressão Água Fria [kg/cm2] |Temperatura Água Fria [℃] | Temperatura Água Quente [℃] |
221 | Entrada | Saída | Entrada | Saída | Entrada | Saída |
| 3,15 | 0 | 14 | 29 | 40 | 54 |

Área do tubo interior:
Ai = 2Π x ri x L
Ai = 2Π x (0,005) x 2 = 0,063 m2
Área do tubo exterior:
Ao = 2Π x (0,0075) x 2 = 0,094 m2
Área do tubo isolamento:
A = 2Π x (0,0275) x 2 = 0,346 m2

Tratamento de Resultados-1

Cálculodas resistências do tubo interior, exterior e de isolamento:
r1=dint2=0,0102=0,005 m
r2=dint2+ Expint=0,0102+0,001=0,006 m
r3=dint2=0,0152=0,0075 m
r4=dext2+ Expint=0,0152+0,001=0,0085 m

Porolon com K= 0,048 W/mºC
Cobre com K=395 W/mºC

rint=lnr2r12π∙ Kc∙L=ln0,0060,0052π∙395∙2=3,67×10-5 m
rext=lnr3r22π∙ Kc∙L=ln0,00750,0062π∙395∙2=4,50×10-5 m
risol=lnr4r32π∙Kp∙L=ln0,00850,00752π∙0,048∙2=0,208 m







Gráficos do perfil de temperatura

Ilustração 1-Gráficos do perfil de Temperatura

Caudal máximo
Cálculo da diferença média logarítmica de temperaturas
∆Tln=∆TM-∆Tmln∆TM∆Tm
∆TM=53-14=39℃

∆Tm=36-24=12℃
∆Tln=39-12ln3912⇔∆Tln=22,9℃

Cálculo do calor perdido pelo fluido quente
qq=m×cp×∆T
∆T=53-36=17℃
Interpolação para determinar o Cpcp=4,186+4,179-4,18621,11-15,5617-15,56=4183,4 J/Kg℃
m =0,0826 Kg /s
qq=0,0826 ×4,1834×17⇔qq=5874,3 W

Cálculo do calor absorvido pelo fluido frio
∆T=26-14=12℃
Fazer interpolação para determinar o Cp
cp=4,195+4,186-4,19515,56-1012-10=4192 J/Kg℃
m = 0,125 Kg/s
qf=0,125×4,192×12⇔qf=6288W
Cálculo do calor perdido para o exterior do permutador
qperdido=qq-qf
qperdido=5874,3-6288 =-413,7W

Cálculo do calortrocado através do tudo interior
O calor trocado através do tudo interior é igual ao calor perdido pelo fluido quente, assim, tem-se:
qtrocado=qq
qtrocado =5874,3W

Cálculo do coeficiente global de transmissão de calor entre os fluidos baseado na área interior
qtrocado=Ui×Ai×∆Tln
Ui=qtrocadoAi×∆Tln⇔Ui=5874,30,063×22,9=4071,74 W/m2℃

Cálculo das perdas de carga dos fluidos no permutadorFluido quente:
Pressão entrada – pressão saída = 1,13-0,27 =0,86 kg/cm2
Fluido frio:
Pressão entrada – pressão saída =2,95-0,6 =2,35 kg/cm2

Cálculo para o caudal de água reduzido para metade
Cálculo da diferença média logarítmica de temperaturas
∆Tln=∆TM-∆Tmln∆TM∆Tm
∆TM=40-29=11℃

∆Tm=54-14=40℃
∆Tln=11-40ln1140⇔∆Tln=22,5℃

Cálculo do calor perdido pelo fluido quente
qq=m×cp×∆T∆T=54-40=14℃
Interpolação para determinar o Cp
cp=4,195+4,186-4,19515,56-1014-10=4188,53 J/Kg℃
m =0,083 Kg/s
qq=0,083 ×4180,53×14⇔qq=4857,8 W

Cálculo do calor absorvido pelo fluido frio
∆T=29-14=15℃
Fazer interpolação para determinar o Cp
cp=4,195+4,186-4,19515,56-1015-10=4186,9 J/Kg℃
m = 0,469 Kg/s
qf=0,061×4186,9×15⇔qf=3831,01 W

Cálculo do calor perdido para o exterior do...
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