TRANSMISSÃO DE CALOR II. Prof. Eduardo C. M. Loureiro, DSc.

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1 TRANSMISSÃO DE CALOR II Prof. Eduardo C. M. Lourro, DSc.

2 ANÁLISE TÉRMICA Dtrmnação da ára rqurda para transfrr o calor, numa dtrmnada quantdad por undad d tmpo, dadas as vlocdads d scoamnto as tmpraturas dos fludos. PROJETO MECÂNICO Consdraçõs sobr prssõs tmpraturas d opração, caractrístcas corrosvas dos fludos, xpansõs térmcas rlatvas consqunts tnsõs térmcas a rlação do Trocador d calor com os dmas qupamntos. PROJETO DE FABRICAÇÃO Tradução das caractrístcas dmnsõs físcas m um trocador d calor qu possa sr construído a baxo custo, Slção d matras, vdaçõs, nvólucros arranjo mcânco spcfcação dos procssos d fabrcação.

3 LINHAS DE FABRICAÇÃO PADRÃO ECONOMIA TÉRMICA ANÁLISE SELEÇÃO CUSTO INICIAL VIDA ÚTIL ESPAÇO FACILIDADE DE LIMPEZA

4 TROCADORES DE TUBO CONCÊNTRICO Nst tpo d trocador, os fludos qunt fro s movm no msmo sntdo (a) ou m sntdos opostos (b). Na confguração paralla, os fludos ntram pla msma xtrmdad, scoam no msmo sntdo dxam o qupamnto também na msma xtrmdad. Na confguração contracorrnt, os fludos ntram por xtrmdads opostas, scoam m sntdos opostos dxam o qupamnto por xtrmdads opostas.

5 Uma confguração comum é o trocador d casco tubos. Sua forma mas smpls nvolv um únco pass nos tubos uma pass também no casco. São nstaladas chcanas para aumntar o cofcnt convctvo do fludo no lado do casco, nduzndo turbulênca um componnt d vlocdad no sntdo do scoamnto cruzado. As chcanas também apóam fscamnt os tubos rduzndo a vbração nduzda plo scoamnto.

6 Um pass na carcaça um pass nos tubos Um pass na carcaça dos passs nos tubos Dos passs na carcaça dos passs nos tubos

7 Normalmnt, a dcsão d qual fludo scoa no casco qual scoa nos tubos é fta para mnmzar custos com bombamnto. Por xmplo, s você usa água para rsfrar ólo, o ólo qu é mas vscoso dv scoar plo casco. A corrosão, ncrustação problmas d lmpza dos tubos também psa muto nsta dcsão.

8 TROCADOR DE CALOR DE PLACAS Vantagns: É compacto. Proporcona maor ára suprfcal d troca d calor m mnor volum alto cofcnt global d transfrênca dvdo às passagns strtas suprfícs corrugadas; Flxbldad. Baxos custos d fabrcação, grand rsstênca à corrosão; Facldad d lmpza. Pod sr faclmnt dsmontado para nspção lmpza as placas podm sr substtuídas com facldad.

9 TROCADOR DE CALOR DE PLACAS Dsvantagns: O ponto fraco é a ncssdad d longas gaxtas para mantr as placas juntas. Embora stas gaxtas sjam consdradas frágs, os trocadors d calor dst tpo têm boa prformanc com altas tmpraturas prssõs; A dfrnça d prssão é rlatvamnt alta os custos d um sstma d bombamnto dvm sr consdrados; O strto spaço ntr as placas pod sr bloquado por contamnants partculados no fludo. Por sta razão a maora dos fabrcants garantm apnas 2 mss d opração.

10 O COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR Ess cofcnt é dfndo m função da rsstênca térmca total à transfrênca d calor ntr dos fludos. q UAT R TOT T q UA Durant a opração pod ocorrr a dposção d mpurzas do fludo, oxdação outras raçõs ntr o matral qu compõ o fludo a suprfíc da pard. A formação d um flm ou d ncrustaçõs pod aumntar sgnfcatvamnt a rsstênca à transfrênca d calor ntr os fludos. Para os trocadors d calor não altados: d, d, UA h A R A ln D D 2kL R A h A Fludo Água do mar água d almntação tratada para caldra (abaxo d 50 o C) Água do mar água d almntação tratada para caldra (acma d 50 o C) R d (m 2 K/W) 0,000 0,0002 Água d ro (abaxo d 50 o C) 0,0002-0,000 Ólo combustívl 0,0009 Líqudos d rfrgração 0,0002 Vapor d água (sm arrast d ólo) 0,000

11 O COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR EXEMPLO: Em uma caldra flamotubular, produtos d combustão qunts, scoando através d uma matrz d tubos com pards fnas, são utlzados para frvr água scoando sobr os tubos. Quando da nstalação, o cofcnt global d transfrênca d calor ra gual a 400 W/m 2 K. Após um ano d uso, há dposção sobr as suprfícs ntrna xtrna dos tubos, corrspondndo a fators d dposção d R d, = 0,005 m 2 K/W R d, = 0,0005 m2k/w, rspctvamnt. A caldra dvra sr parada para srvço d lmpza da suprfíc dos tubos? d, d, UA h A R A ln D D 2kL R A h A

12 O COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR EXEMPLO: Em uma caldra flamotubular, produtos d combustão qunts, scoando através d uma matrz d tubos com pards fnas, são utlzados para frvr água scoando sobr os tubos. Quando da nstalação, o cofcnt global d transfrênca d calor ra gual a 400 W/m 2 K. Após um ano d uso, há dposção sobr as suprfícs ntrna xtrna dos tubos, corrspondndo a fators d dposção d R d, = 0,005 m 2 K/W R d, = 0,0005 m2k/w, rspctvamnt. A caldra dvra sr parada para srvço d lmpza da suprfíc dos tubos? d, d, UA h A R A ln D D 2kL No níco das opraçõs, como a pard é fna A = A : R A h A R, ln d D D R d, U h 2kL h 400 Após ano d opração: U h h R R m d, d, 0,005 0,0005 0, K W W 222 m K U 2

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