TROCADOR DE CALOR
Definição: Os equipamentos usados para implementar a troca de calor entre dois fluidos ou mais sujeitos a diferentes temperaturas são denominados fluidos ou mais sujeitos a diferentes temperaturas são denominados TrocadoresdeCalor.
Classificação de trocadores de calor: Podemos classificar os trocadores de Podemos classificar os trocadores de diversas maneiras: I. Quanto ao modo de troca de calor; II. Quanto ao número de fluidos; III. Tipo de construção,etc.
Trocadores de calor de CONTATO DIRETO • Neste trocador, os dois fluidos se misturam;
Aplicações comuns de um trocador de contato direto envolvem transferência de massa além de transferência de calor;
• Comparado a recuperadores de contato indireto;
• Comparado a recuperadores de contato indireto e regeneradores, são alcançadas taxas de transferência de calor muito altas;
• Sua construção é relativamente barata.
Torres de resfriamento
Trocadores de calor de CONTATO INDIRETO Tipo de trocadores de transferência direta: Neste tipo, há um fluxo contínuo de calor do fluido quente ao frio através de uma parede que os separa;
Não há mistura entre eles, pois cada corrente permanece em passagens corrente permanece em passagens separados;
Este trocador é designado como um trocador de calor de recuperação, ou simplesmente como um Recuperador.
Trocadores de calor de CONTATO INDIRETO
Trocadores de armazenamento: Em um trocador de armazenamento, os ambos fluidos percorrem alternativamente as mesmas passagens de troca de calor.
As superfície de transferência de calor geralmente é de uma estrutura chamada matriz.
Para aquecimento, o fluido quente atravessa a superfície de transferência de calor e a energia térmica é armazenada na matriz. Posteriormente, quando o fluido frio passa pelas mesmas passagens, a matriz “libera” a energia térmica (em refrigeração o caso é inverso).
Este trocador também é chamado regenerador.
Podem ser dinâmicos ou estáticos.
Os estáticos não possuem partes móveis e consistem em uma matriz através da qual passa alternadamente os fluidos quentes e frios.
Trocadores tubulares
Trocadores de carcaça e tubo Este trocador é construído com tubos e uma carcaça;
Um dos fluidos passa por dentro dos tubos, e o outro pelo espaço entre a carcaça e os tubos e são os mais usados para quaisquer capacidades e condições operacionais, tais como pressões e temperaturas altas, atmosferas altamente corrosivas, fluidos muito viscosos, etc.
Trocador tubo duplo O trocador de tubo duplo consiste de dois tubos concêntricos;
Um dos fluidos escoa pelo tubo interno e o outro pela parte anular entre tubos, em uma direção de contra fluxo e este é talvez o mais simples de todos os tipos de trocador de calor pela fácil manutenção envolvida. É geralmente usado em aplicações de pequenas capacidades
Trocador de calor em serpentina Este tipo de trocador consiste em uma ou mais serpentinas (de tubos circulares) ordenadas em uma carcaça;
Trocadores de calor tipo placa Este tipo de trocador normalmente é construído com placas planas lisas ou com alguma forma de ondulações e geralmente, este trocador não pode suportar pressões muito altas, comparado ao trocador tubular equivalente; São trocadores de calor tipo compactos
Coeficiente global de troca de calor - U
Este coeficiente é definido em função da resistência térmica total à transferência de calor entre dois fluidos. Nestas condições, o calor trocado foi escrito como:
onde Tb indica a temperatura média de mistura de cada um dos fluidos.
O coeficiente global de transferência de calor pode ser determinado a partir do conhecimento dos coeficientes de convecção nos fluidos quente e frio, dos fatores de deposição e superfícies aletadas
O calor trocado entre os fluidos através das superfícies dos tubos pode
ser obtido considerando as resistências térmicas
A eficiência da superfície aletada é dada por:
Af
– Área total da Superfície da Aleta
ηf
– Área total da Superfície da Aleta
Considerando que a resistência térmica a convecção na parede dos tubos de um trocador é desprezível (tubos de parede fina e de metal). O coeficiente global de transferência de calor em um trocador (Uc) é definido assim :
Sendo assim a expressão para a transferência de calor em um trocador é dada
na forma
Correntes opostas: quando as correntes escoam em direções opostas;
Correntes paralelas: quando as correntes seguem na mesma direção;
Correntes cruzadas: quando as correntes seguem em ângulos de 90°
Análise do Trocador de Calor: Uso da Média Logarítmica da Diferença de
Temperatura Sendo assim estabelece uma diferença de temperatura média para representar o gradiente de temperatura na equação de taxa de transferência de calor com o coeficiente global de Transferência de calor
Trocadores de calor com correntes Paralelas Trocador de calor isolado da visinhaça; As condições axial ao longo dos tubos é desprezível; O calor específicos dos fluidos são constantes;
Em que Ch e Cc são as taxas de capacidade térmica dos fluidos frios
quentes e frios. Tendo que o gradiente de temperatura é dado pela diferença
de temperatura local
Sendo assim, estabelece-se que a taxa de transferência de calor é dado
por:
ALUNA: Jéssica Alves da Silva 21311EPR035