Trocador de calor duplo tubo

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TROCADOR DE CALOR TIPO DUPLO-TUBO

É constituído por dois tubos concêntricos conectados nas extremidades com a finalidade de suportar o tubo interno mantendo-o centralizado, promover a entrada, a saída ou o retorno do fluido de uma perna a outra. Duas pernas de duplo tubo formam um grampo em U (curva de retorno) geralmente exposto, o qual não fornece uma superfície de T.C. efetiva..
Sãofacilmente construídos a partir de tubos e peças padronizadas e facilmente encontradas no comércio:
Tubo externo de 2 a 4” ((5 a 10 cm) (anel)
Tubo interno de ¾ a 2 ½ “ ((1,9 a 6,3 cm)
Comprimento efetivo de 12, 15 ou 20 ft (3,6, 4,6 ou 6 m).
Normalmente são montados em comprimentos de até 6m e não devem ser maiores porque o tubo interior pode se curvar e tocar no tubo exterior causando mádistribuição no fluxo de fluido no anel.
- Podem apresentar aletas no exterior do tubo interno
- Pressões admissíveis:
anel - até 2000 psi (138 bars)
tubo - até 20.000 psi (1380 bars)
- É possível o verdadeiro escoamento em contracorrente
- Usado para pequenas áreas de troca: de 100 a 200 ft2 (9,3 a 18,6 m2)

Desvantagens:
- pequena quantidade da superfície de T.C. contida num únicogrampo, sendo necessário o uso de vários deles para processos industriais, ocupando um espaço considerável
- elevado número de conexões, dificultando e encarecendo a desmontagem e limpeza do equipamento.

PROJETO TÉRMICO

Os fluidos percorrem o duplo tubo com correntes paralelas ou em correntes opostas de modo que a transferências de calor se processa de acordo com a equação:

Q = U* A*(Tml (1)

A* : área de referência, é usualmente a área externa do tubo Ae
U* :coeficiente global de transmissão de calor referido a área A*
(Tml : diferença de temperatura média logarítmica

a) Coeficiente Global U
[pic] (2)

- hi: coeficiente de transferência de calor para o fluido interno, utiliza as correlações vistas para escoamento no interiorde tubos
- he: coeficiente de transferência de calor para o fluido que está no anel, utiliza as mesmas correlações de hi, mas com o diâmetro hidráulico Dh=De - Di, diâmetros De e Di em relação ao anel

Para fluidos de baixa viscosidade o U é calculado tomando-se as propriedades de cada fluido na temperatura média entre os valores na entrada e na saída.

b) Área de Transferência
Ae = Q / Ue(Tml

c) Comprimento do Tubo
Lt = A/ (de
Subdividindo o comprimento total Lt em partes de comprimento L que serão ligadas em série. Deve-se observar que quanto maior o número de partes maior a perda de carga, devido a mudanças de direção e conexões de entrada e saída.

d) Correções - Temperatura da parede

O número Nu:

[pic]
O termo ((/(p) influi de maneira maior ou menor conforme aviscosidade do fluido e a diferença de temperatura em relação à parede Tp, a qual é necessária para encontrar (p. Mas, para obter Tp precisa-se dos valores de hi e he.
A maneira de resolver consiste em calcular os valores de hi e he sem a correção da viscosidade, logo com hi e he calcular a temperatura na parede e então corrigir os valores de hi e he.
Desprezando a resistência térmica da parede(condução) e considerando as temperaturas dos fluidos como sendo as calóricas, a taxa de transferência por unidade de área será dada pela expressão:
[pic] (5)
onde hie=hiAi/Ae
Portanto:
- Se o fluido quente está no lado de fora do tubo, resulta:
[pic] (6.1)
- Se o fluido quente estiver no lado de dentro do tubo teremos, resulta:
[pic] (6.2)

e) Perda de carga no duplo tuboA pressão disponível para movimentar o fluido através do trocador de calor será consumida para vencer as perdas por atrito nas tubulações de ligações, conexões, bocais, reguladores e no trocador de calor.
Deve-se fazer previsão ainda para a altura a ser vencida pelo fluido quando for o caso.
A perda de carga ((p) disponível para trocadores de calor ou baterias de trocadores de calor em...
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