1. INTRODUÇÃO
Os trocadores de calor são amplamente empregados as indústrias. Para
que ocorra o processo de troca de calor...
diferença de temperatura entre os fluidos que pode ser calculada através da
temperatura média logarítmica (GEANKOPLIS, 199...
 𝑇𝑞𝑒 e 𝑇𝑞𝑠 são respectivamente as temperaturas de entrada e saída do
fluido quente
 𝑇𝑓𝑒 e 𝑇𝑓𝑠 são respectivamente as tem...
Questionário
1) A transferência de calor pode ocorrer pelo mecanismo da condução,
convecção e/ou radiação dependendo se el...
 a espessura da parede do tubo que é a diferença entre o diâmetro externo
e interno
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Relatório 2

  1. 1. 1. INTRODUÇÃO Os trocadores de calor são amplamente empregados as indústrias. Para que ocorra o processo de troca de calor entre dois fluidos é necessário que os mesmos estejam em temperaturas diferentes (INCROPERA et al., 2008). Esse processo de transferência de calor pode ser classificado de acordo com seu processo: contato direto ou contato indireto. No contato indireto os fluidos não estão em contato, assim não há uma mistura entre eles. O contato direto os fluidos se misturam e as taxas de transferência de calor são superiores ao contato indireto, mas sua aplicação é limitada em alguns casos (GEANKOPLIS, 1993). Os trocadores de calor também podem ser classificados em função da configuração do escoamento e do tipo de construção. Uma construção com tubos concêntricos os fluidos quente e frio podem percorrer no mesmo sentido (paralelo) ou em sentidos opostos (contracorrente) (Figura X). No escoamento paralelo a temperatura de saída do fluido frio nunca pode ser superior a do fluido quente. Ao contrário do fluido paralelo, no escoamento contracorrente a temperatura de saída do fluido frio ser maior que a temperatura de saída do fluido quente (INCROPERA et al., 2008). Em outra configuração, os fluidos podem se mover em escoamento cruzado, utilizando trocadores tubulares com ou sem aletas. Nos tubos com aletas os fluidos não são se misturam, caso contrário ocorre quando utiliza-se tubos sem aletas (INCROPERA et al., 2008). Outra configuração muito utilizada é o trocador de calor casco e tubos. Esse trocador pode variar de acordo com os números de passes no casco e nos tubos. Nas formas mais simples onde envolve um único passe nos tubos e no casco muitas vezes são instaladas chicanas com o intuito de aumentar o coeficiente convectivo no fluido para induzir a turbulência e um componente de velocidade na direção do escoamento (INCROPERA et al., 2008). O desempenho de um trocador de calor está relacionado com as temperaturas de entrada e saída dos fluidos, o coeficiente global de transferência de calor e a área superficial total disponível para a transferência de calor. Outro fator importante no cálculo para dimensionamento de trocadores de calor é a
  2. 2. diferença de temperatura entre os fluidos que pode ser calculada através da temperatura média logarítmica (GEANKOPLIS, 1993). Temperatura média logarítmica A diferença de temperatura é a força motriz que determina a transmissão de calor de uma fonte a um receptor. Os fluidos, de um modo geral, em um trocador de calor sofrem variações de temperatura que não são lineares quando as temperaturas são plotadas contra um comprimento, como pode ser observado nas Figuras 1, 2, 3 e 4. Em cada ponto entre a entrada e a saída do trocador as temperaturas assumem valores diferentes. Nota-se que não seria prático calcular cada uma dessas temperaturas, deste modo faz-se uso da temperatura média logarítmica - ∆𝑇 𝑚𝑙 (Equação 1). ∆𝑇 𝑚𝑙 = (∆𝑇2 − ∆𝑇1) ln ( ∆𝑇2 ∆𝑇1 ) Equação 1 Onde ∆𝑇1 e ∆𝑇2 são as diferenças de temperatura nas extremidades do trocador de calor. A direção relativa dos fluidos influi decisivamente no valor da diferença da temperatura. No escoamento em paralelo, as temperaturas ∆𝑇1 e ∆𝑇2 podem ser calculadas pelas Equações 2 e 3: ∆𝑇1 = 𝑇𝑞𝑒 − 𝑇𝑓𝑒 Equação 2 ∆𝑇2 = 𝑇𝑞𝑠 − 𝑇𝑓𝑠 Equação 3 Onde:  𝑇𝑞𝑒 e 𝑇𝑞𝑠 são respectivamente as temperaturas de entrada e saída do fluido quente;  𝑇𝑓𝑒 e 𝑇𝑓𝑠 são respectivamente as temperaturas de entrada e saída do fluido frio. Para o escoamento em contracorrente, têm-se as Equações 4 e 5: ∆𝑇1 = 𝑇𝑞𝑒 − 𝑇𝑓𝑠 Equação 4 ∆𝑇2 = 𝑇𝑞𝑠 − 𝑇𝑓𝑒 Equação 5 Onde:
  3. 3.  𝑇𝑞𝑒 e 𝑇𝑞𝑠 são respectivamente as temperaturas de entrada e saída do fluido quente  𝑇𝑓𝑒 e 𝑇𝑓𝑠 são respectivamente as temperaturas de entrada e saída do fluido frio. Coeficiente Global de Transferência de calor A determinação do coeficiente global é frequentemente a mais imprecisa. Esse coeficiente é em função da resistência térmica total à transferência de calor entre os fluidos (GEANKOPLIS, 1993). Nos trocadores de calor convencionais, uma parede separa dois fluidos. Em tais casos tem-se a transferência de calor por convecção nos dois lados da parede e transferência de calor por condução pelo seu interior. Quando mais de uma etapa de transferência de calor é envolvida, emprega-se um coeficiente de transferência dito global (U), que pode ser calculado por meio da Equação 6: TAUqTOTAL  Onde: qTOTAL = calor total transferido U = coeficiente global de transferência de calor, tal como é definido A = área de troca de referência, empregada na dedução de U T = diferença de temperatura representativa entre o fluido quente e o fluido frio O coeficiente global de transferência de calor (U), pode ser calculado por meio da Equação 6:
  4. 4. Questionário 1) A transferência de calor pode ocorrer pelo mecanismo da condução, convecção e/ou radiação dependendo se ela se efetua através de sólidos ou de fluidos, entre sólidos separados por fluidos, entre fluidos separados por uma superfície sólida ou ainda entre superfícies sólidas entre as quais não existe matéria. O mecanismo da Condução de calor está associado à transferência de calor efetuada ao nível molecular, por transferência de energia sensível. As partículas mais energéticas (que se encontram em locais onde se regista uma maior temperatura) transferem parte da sua energia vibracional, rotacional e translacional por contato com outras partículas contíguas menos energéticas (que se encontram a uma menor temperatura) as quais recebem essa energia. Em geral, a convecção de calor é definida de uma forma mais abrangente, associando-se o fenómeno da condução e o da transferência de calor em presença de movimento macroscópico do fluido. Designa-se por radiação térmica, toda a energia radiante emitida na gama de comprimentos de onda 0,1 a 100 μm do espectro electromagnético . Resulta da emissão e propagação de ondas electromagnéticas (ou fotões) por alteração na configuração electrónica de átomos e moléculas. Qualquer corpo com uma temperatura superior a 0K emite energia radiante. 2) 3) O coeficiente global é a soma dos vários coeficientes individuais de transferência de calor e tanto o coeficiente global como os individuais são inversos da resistência global e das resistências individuais, respectivamente. No permutador de calor temos:  o coeficiente de filme do fluido exterior;  o coeficiente de filme do fluido interior;  o coeficiente de sujidade exterior;  o coeficiente de sujidade interior;  a condutividade térmica do material da parede do tubo;
  5. 5.  a espessura da parede do tubo que é a diferença entre o diâmetro externo e interno . http://www.proac.uff.br/petroleo/sites/default/files/TROCADOR_DE_CALOR_BI TUBULAR.pdf

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