Análise e Método de Operação de Trocadores de Calor

1 TROCADORES DE CALOR Tipo de construção Tubos concêntricos casco e tubos compactos arranjos densos de tubos aletados ou placas Arranjo do escoamento Correntes paralelas contrárias ou cruzadas Não misturado vs misturado 2 Casco e tubos Chicanas indução de turbulência 4 Coeficiente Global de Transferência de Calor Rt T UA T q Δ Δ h h c c U A 1 U A 1 UA 1 Ac e Ah são diferentes h o h o f h w c o cf c o hA 1 A R R A R hA 1 UA 1 η η η η Rw resistência à condução na parede geralmente pode ser desprezada ηo eficiência global da parede aletada Rfc fator de incrustação Trocadores de calor tubulares não aletados e ef e i i if i A R hA 1 2 kL ln DeD A R hA 1 UA 1 π 5 Análise de Trocadores de Calor Método DTML ec sc c h s h h e i m i i m i q Sem mudança de fase e valor constante de calor específico para ambos os fluidos ec sc cp c h s h e p h h T T m c T T m c q Relacionar a taxa de calor transferido com a diferença de temperatura entre os fluidos UA Tm q Δ média apropriada Considerações Trocador de calor isolado da vizinhança Condução axial desprezível ΔEc e ΔEp desprezíveis Cps constantes U constante 6 Balanço de energia U TdA m c dT m c dT dq c c c h h h Δ c h T T T Δ diferença local de temperatura Δ c c h h c c h h c h m c 1 m c 1 dq m c dq m c dq dT dT d T Δ Δ c c h h m c 1 m c 1 U TdA d T dA m c 1 m c 1 U T T d c c h h Δ Δ Integrando Δ Δ Δ Δ dA m c 1 m c 1 U T T d c c h h T T 2 1 A q T T q T U T A m c 1 m c 1 U T T ln ec sc h s e h c c h h 1 2 Δ Δ ec sc h s h e 1 2 T T T T q UA T T ln Δ Δ 7 Trocador operando com correntes paralelas ec h e 1c h 1 1 T T T T T Δ sc h s c 2 h2 2 T T T T T Δ sc h s ec h e ec sc h s h e 1 2 T T T T q UA T T T T q UA T T ln Δ Δ 2 1 1 2 T T q UA T T ln Δ Δ Δ Δ 1 2 1 2 T T ln T T UA q Δ Δ Δ Δ ec h e 1c h 1 1 T T T T T Δ sc h s c 2 h2 2 T T T T T Δ eq 1116 está incorreta no livro texto 5ª edição 8 Trocador operando com correntes contrárias sc h e 1c h 1 1 T T T T T Δ ec h s c 2 h2 2 T T T T T Δ Condições especiais de operação 9 CORRENTES CRUZADAS E PASSES MÚLTIPLOS mlcc ml F T T Δ Δ 10 E se somente as temperaturas de entrada forem conhecidas MÉTODO ITERATIVO NÃO SE RECOMENDA A UTILIZAÇÃO DO MÉTODO DTML NESTES CASOS 11 Método da Efetividade NUT Taxa máxima de transferência de calor Correntes contrárias comprimento infinito ec h e min max T T C q ec h e min ec sc c ec h e min h s h e h max T T C T T C T T C T T C q q ε ec h e min T T C q ε depende somente das temperaturas de entrada ε max min C f NUT C Número de unidades de transferência Cmin NUT UA Relações de Efetividade NUT Tubos concêntricos correntes paralelas max min r r r C C C C 1 C NUT 1 exp 1 ε 12 Demais configurações vide tabela 113 13 Cr f NUT ε tabela 114 Para trocadores com mais de um passe no casco o valor de NUT fornecido pela equação é POR PASSE Não há necessidade de se utilizar as figuras 1114 a 1119 5ª edição e anteriores 14 Projeto de um trocador de calor Dados Temperaturas de entrada dos fluidos Vazões dos fluidos Objetivos Selecionar o tipo e especificar o tamanho do trocador para se obter a temperatura desejada na saída ESTUDAR OS EXEMPLOS RESOLVIDOS