Trocador de calor

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE TECNOLOGIA
FACULDADE DE ENGENHARIA MECÂNICA
DISCIPLINA: LABORATÓRIO DE CALOR E FLUIDO

EXPERIÊNCIA: Trocador de Calor

Raimundo Oricélio 05021007201
Pedro Facundo Lira 05021004701

BELÉM
Julho/2011

Introdução

Trocador de calor é o dispositivo usado para realizar o processo da troca térmica entre dois fluidos em diferentestemperaturas. Este processo é comum em muitas aplicações da Engenharia tais como: refrigeração e condicionamento de ar. 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, produção automotiva, produção de offshore de óleo e gás, produção de aço e outros metais, mineração, etc. Em virtude dasmuitas aplicações importantes, a pesquisa e o desenvolvimento dos trocadores de calor têm uma longa história, mas ainda hoje se busca aperfeiçoar o projeto e o desempenho de trocadores baseados na crescente preocupação pela conservação de energia.

O dimensionamento e especificação de um trocador de calor para executar com eficiência e economia em um serviço específico é um pouco mais complicada doque se pensa normalmente. Muitas variáveis - pressão de projeto, vazão, queda de pressão, velocidade no bocal e compatibilidade, entre outras - devem ser consideradas antes de se selecionar um modelo para o trabalho específico.

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Podemos classificar os trocadores de diversas maneiras: quanto ao modo de troca de calor, quanto ao número de fluidos, tipo de construção, etc. De uma forma maisbásica, duas classificações vão nos interessar: aquela que divide os trocadores entre aqueles que utilizam o contato direto e os de contato indireto e outra que os classifica em função das suas características de construção.

Objetivo

Estudar a eficiência do trocador de calor e correlações para coeficiente de película, comparando a efetividade do escoamento em contracorrente e paralelo.Revisão teórica

Trocadores de calor de contato indireto

Em um trocador de calor de contato indireto, 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 classificam-se em: trocadores de transferência direta e de armazenamento.

Trocadores de carcaça e tubo

Estetrocador é construído com tubos e uma carcaça. Um dos fluidos passa por dentro dos tubos, e o outro pelo espaço entre a carcaça e os tubos.Existe uma variedade de construções diferentes destes trocadores dependendo da transferência de calor desejada, do desempenho, da queda de pressão e dos métodos usados para reduzir tensões térmicas, prevenir vazamentos, facilidade de limpeza, para conter pressõesoperacionais e temperaturas altas, controlar corrosão, etc. Trocadores de carcaça e tubo são os mais usados para quaisquer capacidades e condições operacionais, tais como pressões e temperaturas altas, atmosferas altamente corrosivas, fluidos muito viscosos, misturas de
multicomponentes, etc. Estes são trocadores muito versáteis, feitos de uma variedade de materiais e tamanhos e sãoextensivamente usados em processos industriais.
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Coeficiente global de troca de calor

Coeficiente Global de Troca de Calor, U, é uma maneira de sistematizar as diferentes resistências térmicas equivalentes existentes num processo de troca de calor entre duas correntes de fluido, por exemplo. A partir da lei do resfriamento de Newton:
q ’ h As (Ts −T∞ )
que envolve a temperatura da superfícieexposta a uma das correntes de fluido,
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Dando origem ao circuito térmico equivalente:

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Ou seja, nestas condições, o calor trocado foi escrito como:

q ’U A (Tb1 − Tb2)

onde Tb indica a temperatura média de mistura de cada um dos fluidos. Neste ponto,
consideramos que Tb de cada fluido permanecia constante, o que é equivalente a
considerarmos fluidos com capacidade térmica (o...
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