Engenharia Aula Tema 9

1- 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. Podemos utilizá-los no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor e no processo químico. Em virtude das muitas aplicações importantes, a pesquisa e o desenvolvimento dos trocadores de calor têm uma longa história, mas ainda hoje busca-se aperfeiçoar o projeto e o desempenho de trocadores, baseada na crescente preocupação pela conservação de energia.

2 - O coeficiente de transferência térmica ou coeficiente de transferência de calor, em termodinâmica e em engenharia mecânica equímica, é usado no cálculo da transferência de calor, tipicamente por convecção ou mudança de fase entre um fluido e uma sólido:

onde

ΔQ = entrada de calor ou perda de calor, J

h = coeficiente de transferência térmica, W/(m2K)

A = área de superfície de transferência térmica, m2

= diferença na temperatura entre a área da superfície do sólido e a do fluido circundante, K

= período de tempo, s

3- São amplamente usados em aquecedores,refrigeração, condicionamento de ar, usinas de geração de energia, plantas químicas, plantas petroquímicas, refinaria de petróleo, processamento de gás natural, e tratamento de águas residuais.

– 4- resfriador (cooler) – resfria um líquido ou gás por meio de água, ar ou salmoura;

– refrigerador (chiller) – resfria também um fluido de processo através da evaporação de um fluido refrigerante, como amônia, propano ou hidrocarbonetos clorofluorados;

– condensador (condenser) – retira calor de um vapor até a sua condensação parcial ou total, podendo inclusive sub-resfriar um líquido condensado. O termo “condensador de superfície, aplica-se ao condensador de vapor exausto de turbinas e máquinas de ciclos térmicos;

– Aquecedor (heater) – aquece o fluido de processo, utilizando, em geral, vapor d’água ou fluido térmico;

– Vaporizador (vaporizer) – cede calor ao fluido de processo, vaporizando-o total ou parcialmente através de circulação natural ou forçada. O termo “refervedor” (reboiler) aplica-se ao vaporizador que opera conectado a uma torre de processo, vaporizando o fluido processado. O termo “gerador de vapor” (steam generator) aplicase ao vaporizador que gera vapor d’água, aproveitando calor excedente de um fluido de processo;

– Evaporador (evaporator) – promove concentração de uma solução pela evaporação do líquido, de menor ponto de ebulição.

5 – São equipamentos que apresentam alta razão entre área de transferência de calor e volume do trocador. São exemplos deste tipo de trocador os trocadores de placa e espiral, trocadores com tubos aletados, resfriadores a ar e variações do trocador casco e tubo.

6 –

7- A efetividade de um trocador de calor é a razão entre o calor que ele troca pelo máximo calor que ele pode trocar:

ε = Q/Qmax

• onde Qmax é igual ao produto da menor capacidade térmica entre os dois fluidos pela máxima diferença de temperatura possível no trocador de calor

Qmax = Cmin⋅ (Tq,e − Tf,e)

8- Ciclo de Carnot é o ciclo executado pela máquina de Carnot, idealizada pelo engenheiro francês Carnot

Funcionando entre duas transformações isotérmicas e duas adiabáticas alternadamente, permite menor perda de energia (Calor) para o meio externo (fonte fria).

O rendimento da Máquina de Carnot é o máximo que uma máquina térmica trabalhando entre dadas temperaturas da fonte quente e da fonte fria pode ter (Mas o rendimento nunca chega a 100%).

Temos que o rendimento da máquina em porcentagem é igual a:

Onde:

= Temperatura da fonte fria(em Kelvin)

= Temperatura da fonte quente (em Kelvin)

9 - A entropia (do grego εντροπία, entropía), unidade [J/K] (joules por kelvin), é uma grandezatermodinâmica que mensura o grau de irreversibilidade de um sistema, encontrando-se geralmente associada ao que denomina-se por "desordem", não em senso comum Nota 1 , de um sistematermodinâmico. Em acordo com a segunda lei da termodinâmica, trabalho pode ser completamente convertido em calor, e por tal em energia térmica, mas energia térmica não pode ser completamente convertida em trabalho. Com a entropia procura-se mensurar a parcela de energia que não pode mais ser transformada em trabalho em transformações termodinâmicas à dada temperatura.