Projeto mecanico trocador de calor

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  • Publicado : 8 de abril de 2012
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1. Introdução

Logo após a revolução industrial, as indústrias se desenvolveram muito, e a utilização de vasos de pressão foi cada vez maior. Infelizmente, como somente visavam a produção, não se preocupavam de antes de montar a fábrica, estabelecer critérios de segurança para a própria fábrica. Esses critérios quenão foram lembrados na época, inclusive os cuidados na utilização de vasos de pressão, causaram muitos acidentes o que os forçaram a criar uma maneira de se estudar o comportamento desses vasos de pressão e assim trazer mais segurança para a própria fábrica. As principais falhas eram:

 Deformação elástica excessiva;

 Deformação plástica excessiva;

 Altas tensões localizadas;

Fluência a alta temperatura;

 Fratura frágil a baixa temperatura;

 Fadiga;

 Corrosão. A primeiro código de segurança para fabricação, montagem e manutenção de vasos de pressão foi feito nos EUA em 1925 pela ASME (American Society of Mechanical Engineers), intitulado “Rules of Construction of Pressure Vessels”.

A associação americana de fabricantes de trocadores de calor

(TubularExchangers Manufactures Association – TEMA) publicou uma norma que inclui exigências e recomendações para o projeto, seleção de materiais, testes, instalação e operação de trocadores de calor. No que diz respeito ao projeto, a norma abange tanto o projeto mecânico, que será abordado nesse trabalho, como térmico.

2. Objetivos

O objetivo deste trabalho é apresentar as diversas formas detrocadores de calor e quais aspectos devem ser abordados para seleção de um.

3. Revisão Bibliográfica

3.1. Trocadores de Calor

Trocadores de calor são equipamentos de vários tipos e configurações onde ocorre transferência de energia sob a forma de calor entre duas ou mais massas de fluído que podem ou não estar em contato direto.

O processo de troca de calor entre dois fluidos queestão em diferentes temperaturas e separados por uma parede sólida ocorre em muitas aplicações da engenharia. Os equipamentos usados para implementar esta troca são denominados trocadores de calor, e aplicações específicas podem ser encontradas em aquecimento e condicionamento de ambiente, recuperação de calor, processos químicos, etc. Como aplicações mais comuns deste tipo de equipamento temos :Aquecedores, resfriadores, condensadores, evaporadores, torres de refrigeração, caldeiras, etc.

3.1.1. Classificação de trocadores de calor

Basicamente os trocadores de calor podem ser classificados de duas formas, segundo o processo de transferência de calor, e de acordo o tipo de construção.

3.1.1.1. Classificação de acordo com os processos de transferência de calor:

Nessa categoria,os trocadores de calor são classificados em:

 Contato indireto: Nesse tipo de trocador os fluidos permanecem separados e o calor é transferido continuamente através de uma parede, pela qual se realiza a transferência de calor. Os trocadores de contato indireto podem ser classificados em:

o Transferência direta: há um fluxo continuo de calor do fluido quente ao frio através de uma paredeque os separa. Não há mistura entre eles, pois cada corrente permanece em passagens separados. Esse trocador pode ser designado como trocador de calor de recuperação. Alguns exemplos de trocadores de transferência direta são: placa, tubular e superfície estendida. o Trocadores de armazenamento: Em um trocador de armazenamento, os ambos fluidos percorrem alternativamente as mesmas passagens detroca de calor. A superfície de transferência de calor geralmente é de uma estrutura chamada matriz. Em caso de aquecimento, o fluido quente atravessa a superfície de transferência de calor e a energia térmica é armazenada na matriz. Posteriormente, quando o fluido frio passa pelas mesmas passagens, a matriz “libera” a energia térmica (em refrigeração o caso é inverso). Este trocador também é...
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