Atps Resistencia de Materiais

FACULDADE ANHANGUERA DE MATÃO

ENGENHARIA MECÂNICA 6º B

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Laboratório de Termodinâmica

Experimento Trocador de Calor

Nomes:                                                 RA:

       Thiago Augusto Faravelli                              3730696457

                   Adriano Henrique Araujo                             4496876846

                   Fabio Ribeiro da Silva                                  5636137627

                   Edson Reis dos Santos                                4261827566

                   Eliezer Augusto Pelissari                             4261824822      

                             

Profº - Marlon          

1. Introdução Teórica

O processo de troca de calor entre dois fluidos que estão em diferentes temperaturas e separados por uma parede sólida ocorre em muitas aplicações da engenharia. Os equipamentos usados para implementar esta troca são denominados trocadores de calor, e aplicações específicas podem ser encontradas em aquecimento e condicionamento de ambiente, recuperação de calor, processos químicos, etc. Como aplicações mais comuns deste tipo de equipamento temos: Aquecedores, resfriadores, condensadores, evaporadores, torres de refrigeração, caldeiras, etc.

2.  Bancada Experimental  

1. Trocador de Calor

O trocador de calor ANH11 consiste num conjunto de quatro tubos de cobre que conduzem água aquecida e que são instalados no interior de um tubo de CPVC, por onde circula a água fria fazendo a troca de calor.

Esse equipamento permite a análise de funcionamento de um trocador de calor casco/tubo e o cálculo de seu rendimento nas configurações co-correntes (onde a água fria e a quente circulam no mesmo sentido) e contra corrente (quando os fluxos de água quente e fria são em sentido contrário).

1. Equipamento

O trocador de calor ANH11 é constituído pelas seguintes partes:

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Figura 1 –Desenho esquemático da bancada Experimental trocador de calor

1. Reservatório de água quente: com capacidade útil de 14 litros e com resistência tubular de imersão de 2500W / 220VCA
2. Bomba para circulação de água quente (0,5 cv /220VCA – 2,0 m3 /h – 30 mca)
3. Rotâmetro para medição da vazão de água quente (100 a 1000 l/h)
4. Trocador de calor é constituído por quatro tubos de cobre com comprimento de 635 mm, diâmetro nominal (externo) 3/8” e interno de 7,7mm e tubo externo em CPVC 42mm (diâmetro interno 35mm)
5. Rotâmetro para medição da vazão de água fria (100 a 1000 l/h)
6. Painel elétrico (ver descrição abaixo)
7. Engate rápido para conexão de mangueira de entrada de água fria (3/4”)
8. Engate rápido para conexão de mangueira de saída de água fria (3/4”)
9. T1 - Termorresistência Pt100 : medição da temperatura de entrada da água quente
10. T2 - Termorresistência Pt100 : medição da temperatura da água fria
11. T3 - Termorresistência Pt100 : medição da temperatura da água fria
12. T4 - Termorresistência Pt100 : medição da temperatura de saída da água quente
13. R1 a R4 – Válvulas de esfera para determinação do sentido de circulação da água fria
14. RQ - Registro de gaveta CPVC para ajuste da vazão de água quente
15. RF - Registro de gaveta (bronze) para ajuste da vazão de água fria

1. Painel Elétrico  

O painel elétrico é mostrado na figura ao lado: Um botão seletor (LIGA AQUECIMENTO) faz com que a resistência de aquecimento seja ligada, juntamente com o controlador de temperatura do reservatório de água quente. Já o seletor da direita liga a bomba para a circulação de água quente. Os sinaleiros verdes indicam o funcionamento desses dois equipamentos. O indicador a direita mostra a temperatura dos termorresistências T1 a T4. No reservatório de água, está instalada uma chave bóia que impede o funcionamento tanto da resistência quanto da bomba, se o nível estiver baixo, assim como sinaliza essa situação através do sinaleiro vermelho.  No interior do painel estão instalados o contator de acionamento da resistência e o da bomba, bem como o disjuntor de proteção do equipamento.

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Figura 2- Painel elétrico

1. Objetivo

• Capacitar o acadêmico nas questões térmicas de um trocador de calor a fim de Verificar a conservação de energia no trocador de calor.

1. Material Utilizado

• 01 – kit trocador de calor

1. Descrição da Prática

EXPERIMENTO 1 - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

Procedimento

O trocador será utilizado na configuração contra corrente. Assim, o fluxo de água fria será contrário ao de água quente, ou seja, deve ser da direita para a esquerda. Para isso as válvulas de esfera R1 e R3 devem permanecer abertas e R2 e R4 fechadas.

a) Ligue o aquecimento ajustando a temperatura da água quente em 50ºC.

b) Conecte a entrada de água fria a uma torneira utilizando uma mangueira de ¾” e uma outra mangueira à saída de água fria de forma a descartar esse fluxo de água.

c) Aguarde a estabilização da temperatura do tanque de água quente no valor ajustado

d) Ligue a bomba e através do registro RQ ajuste a vazão de água quente em 6 l/min (360 l/h)

e) Ajuste a vazão de água fria em 4l/min através do registro RF , aguarde que o sistema entre em regime permanente e anote os valores das temperaturas T1, T2, T3 e T4 no quadro I.

f) Altere a vazão de água fria para os outros valores indicados no quadro e repita o procedimento anterior.

1. Dados Experimentais

Quadro I - EXPERIMENTO 1 - CONSERVAÇÃO DE ENERGIA

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