Trocadores de calor

TROCADORES DE CALOR

Os trocadores de calor são dispositivos empregados na troca de calor entre dois fluidos que estão em diferentes temperaturas e separados por uma superfície plana ou curva.

Fundamentos da transferência de calor

Verifica-se que a taxa de transferência de calor através de um meio estático é dada pela equação: q=-kdTdz q= fluxo térmico por unidade de área k= condutividade térmica
T= temperatura
Assim, a razão de transmissão de calor através de um dado sistema é diretamente proporcional à diferença de temperatura no sistema. Em muitos casos a condutividade térmica não é estritamente constante, mas depende da temperatura. Entretanto, a razão de variação da condutividade térmica com a temperatura é normalmente pequena, de forma que na maioria das situações práticas é suficientemente preciso tomar algum valor médio de k. Assim, se uma diferença de temperatura ΔT for aplicada a um corpo sólido de espessura z e condutividade k, a razão de transmissão de calor por unidade de área será kΔT/z. Frequentemente é conveniente trabalhar em termos de coeficiente de transmissão térmica, h, que é definido como a razão entre a razão de transmissão de calor e a diferença de temperatura total. Assim, para condução pura através de uma camada ou película, o coeficiente de transmissão térmica é igual a k/z.
O coeficiente de transmissão térmica depende do diâmetro, d, do tubo ou de outro conduto pelo qual escoa o fluido, da velocidade média do escoamento, u, e das propriedades físicas do fluido em alguma temperatura média*: viscosidade µ, densidade ρ, condutividade térmica k, e calor específico c. Essas sete quantidades podem ser arranjadas como três grupos adimensionais independentes. Os três grupos com mais freqüência são o número de Nusselt (Nu), Reynolds (Re) e Prandtl (Pr).
Uma relação comumente utilizada entre esses grupos para o fluxo através de tubos circulares suficientemente longos para que sejam desprezíveis os efeitos de entrada é:

Nu=0,023