TROCADOR DE CALOR DE PLACAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO[pic 1]

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA QUÍMICA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA III

TROCADOR DE CALOR DE PLACAS

São Luís - MA

2016

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ANA BEATRIZ DA PAIXÃO RIBEIRO

NUBIA CRISTINA FONSECA DE CARVALHO

TATIANA BORGES DINIZ

TICIANE MORAIS DE RIBAMAR

TROCADOR DE CALOR DE PLACAS

[pic 2]

São Luís

2016

RESUMO

Nesta prática experimental será analisado o processo de troca de calor através de dois fluidos em regime permanente, em direções opostas e temperaturas distintas, em contracorrente. Após a visualização das temperaturas de entrada e saída dos fluidos quente e frio no painel localizado acima do equipamento a variadas temperaturas de vazão do fluido quente, dos dados fornecidos pelo fabricante e pela literatura, obtivemos então os valores do coeficiente global de transferência de calor, o número de Reynolds, Prandtl, a discussão dos resultados e a influência da vazão do escoamento dos fluidos quente e frio.

Palavras-chave: Trocador de calor, placas, Reynolds, Prandtl, coeficiente global de transferência de calor.

Lista de figuras

Figura 01 – Vista frontal do equipamento didático de trocador de calor        08

Figura 02 – Vista frontal do trocador de calor de placas        09

Figura 03 – Vistas das laterais esquerda e direita do trocador de calor de placas        11

Lista de tabelas

         Tabela 1 – Dados referentes ao modelo do trocador de calor de placas.................. 09

Tabela 2 – Valores experimentais obtidos através da operação contra-corrente.......         09

Tabela 3 – Valores de qc e qh calculado..................................................................         11

Tabela 4 – Diferença entre qc e qh.............................................................................         11

          Tabela 5 – Parâmetros para cálculo da efetividade teórica...........................................13

        

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Sumário

1. OBJETIVOS        06
2. INTRODUÇÃO        06
3. MATERIAIS E MÉTODOS        07

1. Descrição dos equipamentos        07
2. Procedimento experimental        09

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES        09
2. CONCLUSÃO        13
3. REFERÊNCIAS        14

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1. OBJETIVOS

Determinar o coeficiente de troca térmica em um trocador de placas Alfa Laval modelo CB26-54, a medida do desempenho do trocador e a transição do regime de escoamento de laminar para turbulento.

1. INTRODUÇÃO

Os trocadores de calor são dispositivos usados com a finalidade de trocar calor em meio a dois fluidos com temperaturas diferentes. São utilizados para troca quente e troca fria, por exemplo: no aquecimento e resfriamento de um determinado ambiente. O equipamento pode ser identificado pelo tipo e função e são classificados como: refrigeradores, aquecedores, condensadores, resfriadores e vaporizadores.

         Os trocadores de calor do tipo placa foram vastamente conhecidos na década de 30, para atender às indústrias farmacêuticas, de higiene e indústria de alimentos, pela facilidade de manutenção e limpeza, pois são facilmente desmontados para possível inspeção. São construídos por placas lisas ou com alguma ondulação que serve para aumentar a área de superfície, podendo aumentar o fluxo e consequentemente induzir turbulência.

 Esse tipo de trocador funciona a baixas pressões (até 1,5Mpa e 150°C), nessas condições, obtém-se a eficiência térmica, pois este equipamento não atua à altas pressões e temperatura devido à dificuldade de resistência mecânica e às vedações entre as placas, pois podem ocasionar vazamentos nas gaxetas. Devido ao pequeno espaço entre as placas, há perda de carga, o que pode ser um problema visto que os custos de bombeamentos deverão ser bem maiores.

Outro problema que deve ser considerado na escolha do trocador para um dado projeto é a área, para que se determine a taxa de transferência de calor e as temperaturas de saída. Alguns métodos foram simplificados para esse cálculo: DTML, para prever o desempenho de um trocador, e este relaciona a taxa de transferência global às temperaturas de entrada e saída do fluido, e temos o método de NUT.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

1. Descrição dos equipamentos experimentais

Para a realização do experimento utiliza-se um sistema composto por um conjunto de mangueiras e tubulações interligadas, trocador de calor de placas fabricado de aço inoxidável AISI 316, brasagem do material: Cobre, com medidores de temperatura na entrada e na saída dos fluidos quente e frio. Um tanque pulmão para armazenar a água com resistência elétrica, uma bomba para o fluxo do fluido quente, medidores de vazão do tipo rotâmetro, um painel para visualização dos dados, tubulações e válvulas para controlar o fluxo de água. O trocador de calor tem como número de modelo: bl26 série, marca alfa laval cb26. Tem como princípio de trabalho placas finas de metal corrugado empilhados um em cima do outro. Os pontos de contato das placas são soldados para suportar a pressão do fluxo.

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Figura 01 – Visão frontal do equipamento didático com o trocador de calor.

Na figura 01 a bomba e o tanque de armazenamento estão expostos e são os equipamentos responsáveis por impulsionar a água no sistema.

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Figura 02 – Vista frontal do trocador de calor de placas

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Figura 03: Vistas das laterais esquerda e direita do trocador de calor de placas.

1. Procedimento experimental

Ligou-se o equipamento até o painel de temperatura marcar de 48°C. Para a troca térmica, utilizou-se um conjunto de equipamentos que auxiliaram nas medidas. Colocou-se a mangueira de saída do fluxo frio dentro da pia, ligou-se a torneira.  Variaram-se as vazões através das válvulas que podem ser observadas nas figuras 1 e 2, para a obtenção das temperaturas de entrada e saída no trocador e acima um painel, onde foi marcada a temperatura dos fluidos. Com a vazão das correntes, foram obtidas as velocidades e os valores de Reynolds e Prandtl.