Aula Trocador de Calor
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8/3/2019 Aula Trocador de Calor
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TROCADORES DE CALOR
Tipo de construo:
Tubos concntricos, casco e tubos, compactos (arranjos densosde tubos aletados ou placas)
Arranjo do escoamento:
Correntes paralelas, contrrias ou cruzadas
No misturado vs. misturado
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Casco e tubos:
Chicanas: induo de turbulncia
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Compactos:
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Coeficiente Global de Transferncia de Calor:
tR
TTUAq
==
hhcc AU
1
AU
1
UA
1== (Ac e Ah so diferentes!!!)
( ) ( ) ( ) ( )hoho
"h,f
wco
"c,f
cohA
1
A
R
RA
R
hA
1
UA
1
++++=
Rw: resistncia conduo na parede (geralmente podeser desprezada)
o: eficincia global da parede aletadaRf,c: fator de incrustao
Trocadores de calor tubulares no aletados:
( ) ( )( )
( ) ( )e
"e,f
e
i
i
"i,f
i A
R
hA
1
kL2
D/Deln
A
R
hA
1
UA
1++
++=
-
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Anlise de Trocadores de Calor: Mtodo DTML:
e,cs,ccs,he,hh iimiimq == &&
Sem mudana de fase e valor constante de calor especfico paraambos os fluidos:
e,cs,cc,pcs,he,hh,ph TTcmTTcmq == &&
Relacionar a taxa de calor transferido com a diferena detemperatura entre os fluidos
mTUAq = mdia apropriada
Consideraes:
Trocador de calor isolado da vizinhana Conduo axial desprezvel Ec e Ep desprezveis Cps constantes U constante
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Balano de energia:
TdAUdTcmdTcmdq ccchhh === &&
ch TTT = (diferena local de temperatura)
+===
cchhcchh
chcm
1
cm
1dq
cm
dq
cm
dqdTdTTd
&&&&
+=cchh cm
1
cm
1TdAUTd
&&
dAcm
1
cm
1U
T
Td
cchh
+=
&&
Integrando:
+=
dA
cm
1
cm
1UT
Td
cchh
T
T
2
1&&
Aq
TT
q
TTUA
cm
1
cm
1U
T
Tln
e,cs,cs,he,h
cchh1
2
+
=
+=
&&
[ ]e,cs,cs,he,h1
2 TTTTq
UATTln +=
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Trocador operando com correntes paralelas:
e,ce,h1,c1,h1 TTTTT == s,cs,h2,c2,h2 TTTTT ==
[ ] ( )[ ]s,cs,he,ce,he,cs,cs,he,h1
2 TTTTq
UATTTT
q
UA
T
Tln =+=
[ ]211
2 TTq
UA
T
Tln =
( )1212
T/Tln
TTUAq
=
e,ce,h1,c1,h1 TTTTT ==
s,cs,h2,c2,h2 TTTTT ==
(eq. 11.16 est incorreta no livro texto, 5 edio...)
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Trocador operando com correntes contrrias:
s,ce,h1,c1,h1 TTTTT ==
e,cs,h2,c2,h2 TTTTT ==
Condies especiais de operao:
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CORRENTES CRUZADAS E PASSES MLTIPLOS
cc,mlml TFT =
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E se somente as temperaturas de entrada foremconhecidas?
MTODO ITERATIVO...
NO SE RECOMENDA A UTILIZAO DOMTODO DTML NESTES CASOS!!!!!
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Mtodo da Efetividade NUT:
Taxa mxima de transferncia de calor:
Correntes contrrias, comprimento infinito:
e,ce,hminmax TTCq =
( ) ( )e,ce,hmine,cs,cc
e,ce,hmin
s,he,hh
max TTC
TTC
TTC
TTC
q
q
=
==
e,ce,hmin TTCq = (depende somente das temperaturas de entrada...)
=
max
min
C
C,NUTf
Nmero de unidades de transferncia:minC
UANUT
Relaes de Efetividade NUT
Tubos concntricos, correntes paralelas
( )[ ]max
minr
r
r
CCC
C1C1NUTexp1 =
++=
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Demais configuraes: vide tabela 11.3
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( )rC,fNUT = tabela 11.4
Para trocadores com mais de um passe no casco, o valor
de NUT fornecido pela equao POR PASSE!!!!
No h necessidade de se utilizar as figuras 11.14 a 11.19
(5 edio e anteriores)
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Projeto de um trocador de calor
Dados:
Temperaturas de entrada dos fluidos Vazes dos fluidos
Objetivos: Selecionar o tipo e especificar o tamanho do trocador para
se obter a temperatura desejada na sada
ESTUDAR OS EXEMPLOS RESOLVIDOS!!!
