Trocadores de calor

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TROCADORES DE CALOR Trocadores de calor são equipamentos que permitem a troca de calor entre dois fluidos. Fundamentalmente, os trocadores de calor podem ser classificados pela natureza da transferência e pelo tipo de construção. O fluxograma abaixo detalha com exatidão os tipos de trocadores de calor:
Classificação Trocadores de Calor

Natureza da Transferência

Tipo de Construção

Comrelação à natureza da transferência podemos classificar os trocadores de calor em dois subgrupos, os de contato direto ou de mistura, e os de contato indireto ou de superfície:
Natureza da Transferência

Contato Direto

Contato Indireto

a) De mistura ou de contato direto: onde dois fluidos entram em contato direto um com o outro, propiciando que o fluido de maior temperatura (fluido quente(fq)) ceda calor ao fluido de menor temperatura (fluido frio (ff)). As aplicações triviais desse tipo de trocador de calor envolvem transferência de massa e calor (energia). Aplicações envolvendo somente transferência de calor são raras. Em comparação aos trocadores de calor de contato indireto, geram taxas de transferência de calor mais elevadas em razão da transferência de massa. A construçãodesse tipo de equipamento é relativamente barata quando comparados aos de contato indireto, porém sua aplicação é limitada a casos onde o contato direto entre os fluidos seja admissível. b) De superfície ou de contato indireto: onde há uma superfície sólida impossibilitando o contato direto entre os dois fluidos e que analogamente aos de mistura, o fluido quente (fq) cede calor ao fluido frio (ff),promovendo apenas a apenas a transferência de energia. Essas superfícies em geral, são compostas por tubos. O exemplo mais comum de trocadores de calor de contato direto são as torres de resfriamento, na qual o ar externo e água quente (oriunda de um processo qualquer) são
Eng. Gerson R. Victoria 1

admitidos no sistema, onde os fluidos entram em contato direto e assim promovem a transferênciade calor e de massa. A água oriunda do processo é liberada em forma de gotículas de forma a aumentar a área superficial de contato entre os fluidos, resultando no aumento da área de troca de calor. A figura abaixo ilustra o esquema básico de uma torre de resfriamento.

Tff ; saída Tfq ; entrada

Tff ; entrada Tfq; saída

Os trocadores de contato indireto ou de superfície são classificados emtrocadores de transferência direta e de armazenamento.
Contato Indireto

Transferência Direta

Armazenamento

Nos trocadores de calor por contato indireto e transferência direta, há um fluxo de calor contínuo do fluido quente (fq) para o fluido frio (ff), através de uma parede que impossibilita o contato entre ambos. Não há mistura (troca de massa) entre os fluidos, pois cada correntepermanece em passagens separadas. Esse tipo de trocador é denominado como trocador de calor de recuperação ou recuperador. Trocadores de calor de placa, tubulares e de superfície estendida são exemplos de trocador de calor por contato indireto e transferência direta. Trocadores de calor de armazenamento, também denominados regeneradores, os fluidos quente (fq) e frio (ff) percorrem alternadamente asmesmas passagens de troca de
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calor. A superfície de transferência de calor é composta de uma estrutura de armazenamento denominada matriz de armazenamento. Na hipótese de aquecimento, o fluido quente escoa através do equipamento, em contato com a superfície de transferência de calor, energia é armazenada na matriz. Posteriormente, quando o fluido frio (ff) passarpelas mesmas passagens, a matriz há uma temperatura mais elevada que o fluido frio (ff), cede calor ao mesmo. Em grandes instalações de sistemas de ar condicionado, uma opção amplamente utilizada são os bancos de gelo ou tanques de gelo. Nessa situação a matriz muda para fase sólida, tornando-se gelo, nesse processo a matriz libera (cede) energia (entalpia de solidificação) ao fluido refrigerante...
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