FERROCO S.A. TEMPOS DE CONSERVAÇÃO EM CAIXAS TÉRMICAS FACULDADE DE ENGENHARIA INSTITUTO DE ENGENHARIA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Tamanho: px

Começar a partir da página:

Download "FERROCO S.A. TEMPOS DE CONSERVAÇÃO EM CAIXAS TÉRMICAS FACULDADE DE ENGENHARIA INSTITUTO DE ENGENHARIA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS"

Eliana Botelho Almeida
8 Há anos
Visualizações:

1 Faculdade de Engenharia Universidade da República ID. Instituto de Engenharia Química Faculdade de Engenharia FERROCO S.A. TEMPOS DE CONSERVAÇÃO EM CAIXAS TÉRMICAS FACULDADE DE ENGENHARIA INSTITUTO DE ENGENHARIA QUÍMICA DEPARTAMENTO DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS MSc. Eng. Jorge Martínez Garreiro MSc. Eng. Berta Zecchi Outubro de 2008

TEMPOS DE CONSERVAÇÃO EM CAIXAS TÉRMICAS FACULDADE DE ENGENHARIA INSTITUTO DE

2 COMPARAÇÃO DA CAPACIDADE DE CONSERVAÇÃO ENTRE CAIXAS TÉRMICAS 1.0 Introdução Conforme o combinado com a empresa Ferroco S.A., foram determinadas as capacidades de conservação entre duas caixas térmicas fornecidas pela companhia, uma da firma Ferroco S.A., marca Covey de 22 litros, e outra de outro fabricante identificada como C2. A caixa térmica da Covey possui isolamento de poliuretano expandido, ao passo que a C2 tem isolamento de poliestireno expandido (isopor). Para comparar ambas as caixas, determina-se a resistência à transferência térmica de cada uma. 2.0 Modelo Aplica-se o modelo desenvolvido para perdas de calor em tanques. Como caso específico, toma-se um tanque sem pés. Neste caso particular, o sistema é de um tanque que ganha calor do ambiente. Como equação geral se estabelece: Q=(U s A S +U t A t +U b A b )(T out T in ) [1] Sendo Q o calor ganho do ambiente, T a temperatura, U o coeficiente global de transferência de calor, A a área de transferência e os subíndices (s) a parede lateral, (t) a tampa, (b) a base, (out) o exterior e (in) o interior.

A caixa térmica da Covey possui isolamento de poliuretano expandido, ao passo que a C2 tem isolamento de poliestireno expandido (isopor).

3 Em princípio, toda a massa de água + gelo estará em contato com a base e com a parede lateral. Por outro lado, no ensaio procura-se encher o recipiente quase completamente e de tal forma que a soma da área da base e da parede lateral seja a mesma para ambas as caixas. Nestas condições é possível desprezar a contribuição da tampa à perda de energia. Também se define um coeficiente global equivalente de transferência de calor, aplicável à soma da área lateral mais a área da base. Desta forma, a equação [1] poderia ser reescrita assim: Q = (A s +A b ).U eq. (T out T in ) Por sua vez, no interior da caixa há uma massa de gelo + água que estabelece um equilíbrio termodinâmico; nestas condições, o calor ganho do ambiente será utilizado para fundir o gelo dentro da caixa. Portanto, aqui o sistema se encontra estacionário e o equilíbrio térmico é: Q = dm gelo ΔH fusão dt sendo dm gelo a variação da massa de gelo no tempo e ΔH fusão o calor de fusão do gelo. dt Portanto, a partir da variação da massa de gelo no tempo se determina o calor ganho do ambiente, com as medidas das áreas de transferência e as temperaturas externa (ambiente) e interna (mistura água-gelo) se calcula o coeficiente global equivalente de transferência de calor. O inverso do coeficiente global equivalente de transferência de calor é uma medida da resistência à transferência de calor que é característica dos materiais da parede. 3.0 Método experimental Os ensaios foram realizados em condições de temperatura ambiente e interior constantes das caixas de modo que o sistema se encontra em estado estacionário. Para obter estas condições de temperatura constante, os ensaios foram realizados colocando as caixas dentro de uma incubadora com a temperatura controlada a 25 C. Para obter condições constantes dentro das caixas, colocou-se em cada uma delas uma massa suficiente de gelo + água; a temperatura foi registrada continuamente e se manteve constante variando entre 0 e 1 C. As caixas foram carregadas com a mistura gelo + água a fim de obter nas duas a mesma área de transferência, que inclui a área lateral e o fundo. Para calcular o calor ganho do ambiente, determina-se a variação do peso do gelo fundido no tempo e, para isso, registra-se o peso do gelo a intervalos de tempo preestabelecidos, verificando e anotando em cada pesagem a temperatura interior da caixa e a temperatura ambiente. Por outro lado, foram tomadas as medidas de cada caixa e calculadas as áreas interna e externa de ambas. 4.0 Resultados Foram realizadas 5 corridas analíticas; os dados das corridas são informados por meio de gráficos e para cada corrida se representa a variação da massa de gelo fundida no tempo (M o -M(t)). Os pontos nos gráficos correspondem aos dados experimentais e a linha contínua é a reta de melhor ajuste. A inclinação da reta de ajuste corresponde à variação da massa de gelo no tempo de cada corrida.

Nestas condições é possível desprezar a contribuição da tampa à perda de energia.

4 4.1 Corrida 1 As condições de temperatura externa e interna média desta corrida foram: T out = 24.0 C, T in = 1.1 C, T in vermelha = 1.0 C GRÁFICOS 1, 2, 3, 4 y 5: Español Português tiempo tempo 4.2 Corrida 2 As condições de temperatura externa e interna média desta corrida foram: T out = 24.0 C, T in azul = 1.0 C, T in vermelha = 1.0 C GRÁFICO Corrida 3 As condições de temperatura externa e interna média desta corrida foram: T out = 23.8 C, T in = 1.0 C, T in vermelha = 0.5 C GRÁFICO Corrida 4 As condições de temperatura externa e interna média desta corrida foram: T out = 23.7 C, T in azul = 0.7 C, T in vermelha = 0.6 C GRÁFICO Corrida 5 As condições de temperatura externa e interna média desta corrida foram: T out = 24.2 C, T in azul = 0.8 C, T in vermelha = 0.6 C GRÁFICO Discussão de resultados A partir das medidas tomadas das caixas foram determinadas as áreas laterais, da base e tampa tanto externas como internas informadas na tabela I. Tabela I Áreas das caixas Áreas (m 2 ) internas externas Conservadora Covey Lateral + base

3 Corrida 3 As condições de temperatura externa e interna média desta corrida foram: T out = 23.8 C, T in = 1.0 C, T in vermelha = 0.5 C GRÁFICO 3 4.

5 tampa Caixa térmica C2 lateral + base tampa O resumo das corridas e dos valores do coeficiente global equivalente de transferência de calor calculados para cada caixa térmica nas diversas corridas é informado na tabela 2 para a caixa térmica vermelha Covey, e na tabela 3 para a caixa térmica C2. Tabela 2 Resumo de resultados da caixa térmica vermelha - Covey Caixa térmica vermelha - Covey 1ª corrida 2ª corrida 3ª corrida 4ª corrida 5ª corrida -dm/dt (kg/min) T in ( C) T out ( C) Δ H fusão (kgal/kg) Q (kcal/h) U equiv (kcal/h Cm 2 ) Tabela 3 Resumo de resultados da caixa térmica azul C2 Caixa térmica azul C2 1ª corrida 2ª corrida 3ª corrida 4ª corrida 5ª corrida -dm/dt (kg/min) T in ( C) T out ( C)

térmica vermelha Covey, e na tabela 3 para a caixa térmica C2.

6 Δ H fusão (kgal/kg) Q (kcal/h) U equiv (kcal/h Cm 2 ) Determina-se o valor médio do coeficiente global equivalente de transferência de calor das diversas corridas para cada caixa térmica na tabela 4 Tabela 4 Coeficientes globais médios equivalentes de transferência de calor Caixa térmica Vermelha Covey Azul C2 U equiv (kcal/h Cm 2 ) desvio padrão Os resultados das corridas mostram que a caixa térmica vermelha Covey ganha menos calor do ambiente que a caixa azul C2. Isto pode ser visto nos diferentes valores do coeficiente global de transferência de calor, que resulta ser menor para a caixa vermelha que para a azul. Esta diferença nos coeficientes globais equivalentes se deve ao fato de que os materiais isolantes nas caixas são diferentes. 6.0 Conclusões A fim de comparar ambas as caixas térmicas, é conveniente contrastar o inverso do coeficiente global de perdas ao ar, que representa uma resistência à transferência de calor. Resistência vermelha = U azul = 1,57 Resistência azul U verm. Ao comparar ambas as resistências, vemos que a caixa térmica Covey com isolamento de poliuretano expandido tem 57% mais de resistência à transferência de calor que a caixa térmica C2 com isolamento de isopor. Os resultados do ensaio referem-se exclusivamente à amostra ensaiada. MSc. Eng. Jorge Martínez Garreiro MSc. Eng. Berta Zecchi

de transferência de calor Caixa térmica Vermelha Covey Azul C2 U equiv (kcal/h Cm 2 ) 1.61 2.52 desvio padrão 0.19 0.

Documentos relacionados

Simulado ENEM. a) 75 C b) 65 C c) 55 C d) 45 C e) 35 C

Simulado ENEM. a) 75 C b) 65 C c) 55 C d) 45 C e) 35 C 1. Um trocador de calor consiste em uma serpentina, pela qual circulam 18 litros de água por minuto. A água entra na serpentina à temperatura ambiente (20 C) e sai mais quente. Com isso, resfria-se o líquido