Transferencia de calor

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA
CELSO SUCKOW DA FONSECA - CEFET/RJ

LABORATÓRIO DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR - TROCADOR DE CALOR

Rio de Janeiro
Maio de 2010
SUMÁRIO

1- Introdução 3
1.1 - Definição 3
1.2 - Características 3
1.3 - Classificação 4
1.3.1 - Correntes Paralelas 4
1.3.2 - Contracorrente 5
1.3.3 - Multipasse 5
1.3.4 - Correntes Cruzadas 6
1.3.5 - TubosCoaxiais 6
1.3.6 - Casca e tubo 6
1.3.7 - Compactos 7
2 - Objetivos 7
3 - Materiais utilizados 7
4 - Procedimento experimental 7
5 - Resultados e discussão 8
5.1 - Memória de cálculo 8
5.2 - Tabelas 11
5.3 - Gráficos 12
6 - Conclusão 14
7 - Referência Bibliográfica 15

1 - Introdução

1.1 Definição

Trocador de calor é o dispositivo utilizado para realizar oprocesso da troca térmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas, sendo este muito comum em processos de engenharia. Podemos utilizá-los no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor e no processo químico. Em virtude das muitas aplicações importantes, a pesquisa e o desenvolvimento dos trocadores de calor têm uma longahistória, mas ainda hoje busca-se aperfeiçoar o projeto e o desempenho de trocadores, baseada na crescente preocupação pela conservação de energia.

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Figura 1: corte em um trocador de calor.

Um exemplo comum de trocador de calor é o radiador em um carro, no qual a fonte de calor, a água, sendo um fluido quente de refrigeração do motor, transfere calor para o ar fluindoatravés do radiador. Noutras aplicações são usados para refrigeração de fluidos, sendo os mais comuns, óleo e água e são construídos em tubos, onde, normalmente circula o fluido refrigerante (no caso de um trocador para refrigeração). O fluido a ser refrigerado circula ao redor da área do tubo, isolado por outro sistema de tubos (serpentina ) que possui uma ampla área geometricamente favorecidapara troca de calor.

1.2 Características

Trocadores tubulares são geralmente construídos com tubos circulares.
O material usado na fabricação de trocadores de calor, geralmente possui um coeficiente de condutibilidade térmica elevado. Sendo assim, são amplamente utilizados o cobre e o alumínio e suas ligas.
A eficiência de um trocador de calor depende principalmente:• Do material utilizado para construção;
• Da característica geométrica e
• Do fluxo, temperatura e coeficiente de condutibilidade térmica dos fluidos em evidência.

Genericamente, para melhorar a troca de calor, são colocados aletas em toda a área da tubulação, aumentando a área de contato dos fluidos com aletas e fazendo com que o fluido se disperse emáreas menores, assim facilitando a troca de calor. São construídas em materiais de excelente condutibilidade térmica. Seu uso ocasiona uma desvantagem em um sistema termodinâmico, pois reduzem a pressão com relação a entrada e saída. Procedimento será melhor explicado no trocador de correntes cruzadas.

1.3 Classificação

Os trocadores de calor porem ser classificados de acordo com:➢ Quanto a disposição das correntes dos fluidos:
• correntes paralelas;
• contracorrente;
• correntes cruzadas e
• multipasse.

➢ Tipo de construção:
• tubos coaxiais;
• casco e tubos e
• compactos.

1. Correntes paralelas

Nos trocadores de correntes paralelas, os fluidos quente e frioentram pela mesma extremidade, correm na mesma direção e saem pela outra extremidade, como pode ser observado na figura 2.
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Figura 2: Trocador de calor duplo tubo com correntes paralelas.

2. Contracorrentes

Nos trocadores de calor contracorrente, os fluidos entram por extremidades opostas, correm em direções opostas e saem por extremidades opostas. Como pode...
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