Trocador de calor

Disponível somente no TrabalhosFeitos
  • Páginas : 5 (1063 palavras )
  • Download(s) : 0
  • Publicado : 2 de abril de 2013
Ler documento completo
Amostra do texto
TROCADORES DE CALOR1 Classificação por tipo de construção:
Tubos concêntricos:

1

Ref. livro-texto: capítulo 11, Trocadores de Calor 1

Casco e tubos:

2

3

Chicanas: indução de turbulência

4

Compactos (arranjos densos de tubos aletados ou placas):

5

6

Classificação por arranjo do escoamento:
Tubos concêntricos ou casco e tubo com um passe nos tubos e casco:Correntes paralelas, contrárias ou cruzadas

7

Casco e tubo: número de passes nos tubos e no casco:

8

Não misturado vs. misturado

9

Coeficiente Global de Transferência de Calor:
q = UA∆T = ∆T Rt

1 1 1 = = (Ac e Ah são diferentes!!!) UA U c A c U h A h
R" ,c R" ,h 1 1 1 f f = + + Rw + + (ηo A )h (ηo hA )h UA (ηo hA )c (ηo A )c

Rw: resistência à condução na parede(geralmente pode ser desprezada) ηo: eficiência global da parede aletada R”f,c: fator de incrustação Trocadores de calor tubulares não aletados:
R " , i ln (De / D i ) R " ,e 1 1 1 f f = + + + + (hA )e (A )e UA (hA )i (A )i 2πkL

10

Análise de Trocadores de Calor: Método DTML:

& & q = m h (i h , e − i h ,s ) = m c (i c, s − i c, e )
Sem mudança de fase e valor constante de calor específico paraambos os fluidos:

& & q = m h c p, h (Th , e − Th ,s ) = m cc p, c (Tc,s − Tc, e )
Relacionar a taxa de calor transferido com a diferença de temperatura entre os fluidos

q = UA∆Tm
média apropriada

11

Considerações:
• Trocador de calor isolado da vizinhança • Condução axial desprezível • ∆Ec e ∆Ep desprezíveis • Cp´s constantes • U constante

Balanço de energia:
& & dq = − m h ch dTh = m cccdTc = U∆TdA

∆T = Th − Tc (diferença local de temperatura)  1 dq dq 1  d∆T = dTh − dTc = − − = −dq  +  & & & & m h c h m ccc  m h c h m ccc 
 1 1  d∆T = − U∆TdA  +  & &  m h c h m ccc   1 d∆T 1  = −U  + dA & h c h mccc  & ∆T m 
Integrando:
12

∆T2

 1 d∆T 1  = −U  +  ∫ dA & & ∆T m h c h m ccc  ∆T1  ∫

 1  ∆T2   Th , e − Th ,s Tc,s − Tc,e  1 + ln A  ∆T  = − U  m c + m c  A = − U   & h h & c c q q    1 
 ∆T  UA [Th,e − Th ,s + Tc,s − Tc,e ] ln 2  = −  ∆T  q  1

Trocador operando com correntes paralelas:

∆T1 = Th ,1 − Tc,1 = Th , e − Tc, e ∆T2 = Th , 2 − Tc, 2 = Th ,s − Tc,s

13

 ∆T  UA  [Th,e − Th,s + Tc,s − Tc,e ] = − UA [Th,e − Tc,e − (Th,s − Tc,s )] ln 2  = −  q q  ∆T1   ∆T  UA ln 2  = −[∆T1 − ∆T2 ]  ∆T  q  1

q = UA

∆T2 − ∆T1 ln (∆T2 / ∆T1 )

∆T1 = Th ,1 − Tc,1 = Th , e − Tc, e ∆T2 = Th , 2 − Tc, 2 = Th ,s − Tc,s

(eq. 11.16 está incorreta no livro texto, 5ª edição...)

14

Trocador operando com correntes contrárias:

∆T1 = Th ,1 − Tc,1 = Th , e − Tc,s ∆T2 = Th , 2 − Tc, 2 = Th ,s − Tc, e

Condições especiais de operação:

15

CORRENTES CRUZADAS EPASSES MÚLTIPLOS
∆Tml = F∆Tml, cc

(soluções gráficas disponíveis em edições mais antigas do livro)

16

E se somente as temperaturas de entrada forem conhecidas? MÉTODO ITERATIVO...

NÃO SE RECOMENDA A UTILIZAÇÃO DO MÉTODO DTML NESTES CASOS!!!!!
17

Método da Efetividade NUT: Taxa máxima de transferência de calor: Correntes contrárias, comprimento infinito:
q max = C min (Th , e − Tc,e ) ε= q q max = C min (Th , e − Tc, e ) C h (Th ,e − Th ,s ) = C min (Th , e − Tc, e ) C c (Tc,s − Tc, e )

q = εC min (Th , e − Tc, e )
(depende somente das temperaturas de entrada...)

  C ε = f  NUT, min   C max   

Número de unidades de transferência: NUT ≡
Cmin Cmax

UA C min

Cr =

18

Equações para cálculo da efetividade: Tipo de escoamento Tubos concêntricosCorrentes paralelas Correntes contrárias Equação
1 − exp[− NUT(1 + C r )] 1 + Cr 1 − exp[− NUT(1 − C r )] ε= Cr < 1 1 − C r exp[− NUT(1 − C r )] ε=
ε= NUT 1 + NUT Cr = 1

Casco e tubos Um passe no casco (2,4,... passes nos tubos)

[ ( ) ]  ×  1 − exp[− NUT(1 + C ) ] 
1 + exp − NUT 1 + C 2 r
1/ 2 2 1/ 2 r

ε1 = 2 1 + C r + 1 + C 2 r

{

(

)

1/ 2 −1

n passes no casco...
tracking img