O Efeito da Vazão
Por: Pedro Eça • 19/11/2018 • Relatório de pesquisa • 6.319 Palavras (26 Páginas) • 100 Visualizações
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Campus Alegrete
Como o Efeito da Vazão nos Trocadores de Calor Afetam Transferência de Calor
Pedro Henrique Eça Rodrigues
Nº de Matrícula: 141150515
Professor Adriano Carotenuto
Laboratório de Fenômenos
Alegrete, Outubro
2016
Índice
1. Objetivos 3
2. Fundamentação Teórica 4
2.1. Trocadores de Calor 4
2.1.1. Trocador duplo tubo 4
2.1.2. Trocador de calor casco e tubo 5
2.1.3. Trocador de calor de placas 5
2.2. Coeficiente de Transferência de Calor 6
2.3. Diferença de Temperatura Logarítmica (LMTD) 7
2.4. Taxa de Transferência de Calor (Ǫ) 7
2.5. Coeficiente de Equilíbrio de Energia (CEB) 7
3. Metodologia 9
3.1. Experimental 9
3.2. Analítica 9
4. Resultados e Análises 10
4.1. Trocador de Placa – Paralelo 10
4.2. Trocador de Placa – Contra Fluxo 12
4.3. Trocador de Calor de Tubo Concêntrico – Fluxo Paralelo 14
4.4. Trocador de Calor de Tubo Concêntrico – Contra Fluxo 16
4.5. Trocador de Calor Casco e Tubo – Fluxo Paralelo 18
4.6. Trocador de Calor de Casco e Tubo – Contra Fluxo 20
4.7. Considerações Finais 23
5. Conclusão 25
6. Referências Bibliográficas 26
1. Objetivos
As experiências laboratoriais, com trocadores de calor, em conjunto com este trabalho tem por objetivos apresentar através de gráficos, tabelas e discussões os resultados obtidos para o experimento de alteração da vazão de água fria na transferência de calor. Além de apresentar como resultados também os valores obtidos experimental e analiticamente das eficiências, diferença de temperatura logarítmica e um dado muito importante na engenharia, para a escolha do trocador de calor a ser utilizado em um projeto, coeficiente de transferência de calor.
Por fim uma análise conclusiva baseada no conhecimento teórico confrontando os valores encontrados experimentalmente.
Utilizaram-se para a obtenção dos tais resultados os trocadores: de Tubo concêntrico, Casco e Tubo e de Placas Paralelas.
2. Fundamentação Teórica
A seguir se apresentarão as informações necessárias para uma melhor compreensão do trabalho como uma breve teoria a respeito dos trocadores e as equações necessárias para se obter os resultados apresentados mais adiante.
2.1. Trocadores de Calor
Trocador de calor é o dispositivo usado para realizar o processo da troca térmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas. Este processo é comum em muitas aplicações da Engenharia tais como: refrigeração e condicionamento de ar. Pode-se utilizá-los no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor e no processo químico, produção automotiva, entre outros.
Em virtude das muitas aplicações importantes, a pesquisa e o desenvolvimento dos trocadores de calor têm uma longa história, mas ainda hoje se busca aperfeiçoar o projeto e o desempenho de trocadores baseados na crescente preocupação pela conservação de energia.
O dimensionamento e especificação de um trocador de calor para executar com eficiência e economia um serviço específico é um processo cauteloso e complexo. Há a presença de muitas variáveis que devem ser consideradas antes de se selecionar um modelo para o trabalho específico, tais como a pressão de projeto, vazão, queda de pressão, velocidade no bocal e compatibilidade, entre outras.
A classificação dos trocadores se dá de diversas maneiras, por exemplo, quanto ao modo de troca de calor, quanto ao número de fluidos e tipo de construção.
2.1.1. Trocador duplo tubo
O trocador duplo tubo (Figura 1) é composto por dois tubos concêntricos, geralmente com trechos retos e com conexões apropriadas nas extremidades de cada tubo para dirigir os fluidos de uma seção reta para outra. Este conjunto em forma de U é denominado grampo, o que permite conectar vários tubos em série. Neste tipo de trocador, um fluido escoa pelo tubo interno e outro, pelo espaço anular, a troca de calor ocorre através da parede do tubo interno.
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Figura 1 – Trocador de Calor do Tipo Tubo Concêntrico
As principais vantagens são: facilidade de construção e de montagem, ampliação de área, facilidade de manutenção e de acesso para limpeza.
2.1.2. Trocador de calor casco e tubo
O trocador de calor casco e tubo (Figura 2) é composto por um casco cilíndrico, contendo um conjunto de tubos, colocados paralelamente ao eixo longitudinal do casco. Os tubos são presos, em suas extremidades a placas perfuradas denominadas espelhos e a cada furo corresponde a um tubo do feixe. Os espelhos são presos de alguma forma ao casco. Os tubos que compõe o feixe atravessam varias placas perfuradas, as chicanas, que servem para direcionar o fluido que escoa por fora dos tubos e também para suportar os tubos. No trocador um dos fluidos escoará pelo interior dos tubos e outro por fora dos tubos.
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