Aula 04 - Trocadores de Calor
-
Upload
roberto-bigato-mac-intyer -
Category
Documents
-
view
224 -
download
2
description
Transcript of Aula 04 - Trocadores de Calor
-
Roberto Mac Intyer Simes
-
TPICOS
Princpios de operao dos trocadores de calor;
Classificao de trocadores de calor;
O coeficiente global de transferncia de calor;
Trocador de calor com correntes paralelas;
Trocadores de calor com correntes contrrias.
2
-
Trocador de Calor um dispositivo utilizado paraimplementar a troca de calor entre dois fluidos queesto a diferentes temperaturas.
Aplicaes:
Aquecimento de ambientes;
Condicionamento de Ar;
Produo de potncia;
Recuperao de calor perdido;
Processamento qumico.
3
CONCEITOS E DEFINIES
-
Trocadores de calor so tipicamente classificados de acordocom o arranjo do escoamento e o tipo de construo.
A transferncia de calor pode se efetuar de quatromaneiras:
Pela mistura dos fluidos;
Em recuperadores;
Em regeneradores (pr-aquecimento do ar combusto);
Pelo contato entre os fluidos.
4
CONCEITOS E DEFINIES
-
m1 m2 m
C1 C2 C
T1 T2 T=?
Ex.: Aquecedor de gua de alimentao em ciclos de potncia regenerativos.
5
)( )()( 12111222 TTTTcmTTcm
TC PELA MISTURA DOS FLUIDOS
-
Recuperadores: Tem como caracterstica principal uma parede que separa os fluidos.
Podem se classificar em diversos tipos:
Quanto utilizao no processo;
Quanto construo;
Quanto as correntes dos fluidos;
Outros.
6
TC EM RECUPERADORES
-
2.1 Tipos principais quanto utilizao no processo:
a) Chiller: resfria um fluido at temperaturasinferiores s obtidas, usando ar ou gua comofluido refrigerante.
b) Condenser: converte vapor de processo, total ouparcialmente em lquido.
c) Cooler: resfria um fluido at a temperatura dofluido refrigerante (sempre ar ou gua).
7
TC EM RECUPERADORES
-
d) Evaporator: vaporiza parte da gua paracondensar solues aquosas.
e) Heat exchanger: trocadores de calor propriamentedito quando no h presena de chama e troca calorentre duas correntes do processo.
f) Heater: aquecimento de um fluido, sem que elemude de fase, usando uma utilidade como fontede calor.
g) Waste heat boiler: aproveita uma corrente quenteque seria jogada fora, para produo de vapor dgua.
8
TC EM RECUPERADORES
-
h) Super heater: adiciona energia ou calor a um vapore eleva sua temperatura, acima de sua temperaturade saturao.
i) Vaporizer: transforma lquido em vapor, quando ofluido no gua.
j) Reboiler: vaporiza parcial ou totalmente umacorrente lquida proveniente do fundo de umacoluna de destilao, retornando a misturalquido+vapor, ou vapor, para a coluna.
9
TC EM RECUPERADORES
-
2.2 Tipos quanto construo:
a) Double pipe: o trocador mais simples, no qual osfluidos quente e frio se movem nas mesmas direesou opostas, em uma construo de tubo concntricoou duplo tubo. Tem maior rea de troca; utilizadopara produtos sujos; necessita altas presses.
10
TC EM RECUPERADORES
-
b) Shell and tube (Trocador de carcaa multitubularou trocador de casco e tubo): Formas especficasdiferem de acordo com o nmero de passes nocasco e tubo.
11
TC EM RECUPERADORES
-
Chicanas (Baffles) so frequentemente instaladas paraaumentar o coeficiente de conveco do fluido dolado do casco pela induo da turbulncia e umcomponente de velocidade do escoamento cruzado.
12
TC EM RECUPERADORES
-
O aumento do trajeto do fluido nos tubos faz aumentara velocidade do escoamento;
As chicanas transformam o escoamento e o faz sercruzado no casco, aumentando sua velocidade;
O uso de chicanas e o aumento do trajeto nos tuboscontribuem para a melhora da troca de calor.
OBS: Correntes em linha ou contracorrente; Fluido
quente sempre pelos tubos; Com 1 a 8 trajetos nostubos (1, 2 ou 4 so usuais); Sem ou com chicanas;
13
TC EM RECUPERADORES
-
Um passe no casco e dois passes nos tubos:
Dois passes no casco e quatro passes nos tubos:
14
TC EM RECUPERADORES
-
2.3 Quanto s correntes dos fluidos:
Correntes em linha (correntes paralelas): Os fluidosquente e frio entram na mesma extremidade, escoamna mesma direo e saem na mesma extremidade.
15
in
in
out
out
TC EM RECUPERADORES
-
Correntes contrrias (contra corrente): Os fluidosentram em extremidades opostas, escoam emdirees opostas e saem em extremidades opostas.
16
in
in
out
out
TC EM RECUPERADORES
-
Correntes cruzadas: So conhecidos dois arranjos usuais:
a) Aletado com os dois fluidos no misturados: a temperatura de sada dos fluidos no uniforme;so utilizados com fluidos gasosos.
17
),( yxfT
x
y
TC EM RECUPERADORES
-
b) Aletado com um fluido misturado e o outro no-misturado: um dos fluidos se mistura aoatravessar o trocador; usa o ar como fluido deresfriamento; normalmente os tubos so aletados.
18
)(xfT
x
y
TC EM RECUPERADORES
-
2.4 Outros tipos:
a) Trocador de calor de placas: Consiste de uma sriede placas corrugadas justapostas formando trajetosentre si, por onde escoam os fluidos quente e frio.
19
TC EM RECUPERADORES
-
2.4 Outros tipos:
b) Caixas resfriadoras ou aquecedoras: Suprir ouremover calor de um fluido.
c) Tubos de calor: Consiste de um tubo, revestidointernamente por material poroso e um ncleo ocono centro; O tubo contm um fluido condensvel; Olquido se movimenta no meio poroso por efeitocapilar; H uma troca de calor intensa numa reapequena.
20
TC EM RECUPERADORES
-
Regeneradores: O calor alternadamente fornecido eretirado das paredes e enchimentos do equipamento,atravs de escoamentos sucessivos dos fluidos quente efrio.
Tipos:
Estacionrio;
Rotativo.
21
TC EM REGENERADORES
-
Pelo contato entre os fluidos: Dois fluidos, umlquido e outro gasoso, escoam pela mesma passagem,simultaneamente, sendo que a transferncia de calor acompanhada por uma transferncia de massa.
Na prtica: Lquido gua e Gasoso ar mido
Dependendo do estado do ar mido e datemperatura da gua, podemos ter:
a) Resfriamento da gua (Torre de resfriamento);
b) Resfriamento e desumidificao do ar;
c) Resfriamento e umidificao de ar.
22
TC PELO CONTATO ENTRE OS FLUIDOS