RELATORIO TROCADOR DE CALOR, Trabalhos de Engenharia Química

Baixe RELATORIO TROCADOR DE CALOR e outras Trabalhos em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity!

ENGENHARIA QUÍMICA

AVALIAÇÃO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM UM

TROCADOR DE CALOR TIPO CASCO E TUBO

JULIANA PORTO SIMÕES DE ANDRADE

MACAÉ

JULIANA PORTO SIMÕES DE ANDRADE

AVALIAÇÃO DA CONSERVAÇÃO DE ENERGIA EM UM

TROCADOR DE CALOR TIPO CASCO E TUBO

MACAÉ

TABELA DE FIGURAS

• FIGURA 1. Trocador de calor casco e tubo.....................................................................
• FIGURA 2. Esquema de um trocador de calor casco e tubo.................................................
• FIGURA 3. Trocador de calor operado em paralelo..............................................................
• FIGURA 4. Trocador de calor operado em contra-corrente...................................................
• 1 INTRODUÇÃO SUMÁRIO
• 2 OBJETIVOS
• 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
• 3.1 TROCADOR DE CALOR
• 3.2 TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO........................................................
• 3.3 TROCADOR DE CALOR EM PARALELO OU CONTRA-CORRENTE..............
• REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

5 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1 TROCADOR DE CALOR Trocadores de calor são equipamentos usados para transferir calor entre dois ou mais fluidos com diferentes temperaturas, os quais são separados por paredes sólidas (BERGMAN; INCROPERA, 2011). Estes dispositivos podem apresentar diferentes tamanhos, operar em diferentes níveis de temperatura e trocar diferentes taxas de calor entre os fluxos. Estes equipamentos apresentam características mecânicas interessantes como capacidade de suportar altas pressões e temperaturas. São, desta forma, amplamente utilizados em diversas aplicações tecnológicas, como exemplo, são empregados em usinas a vapor, unidades de processamento químico e de alimentos, indústria de petróleo, entre outros. Assim, tendo em vista este amplo leque de aplicações, têm sido objeto de estudo por diversos grupos de pesquisa espalhados em todo o mundo. Figura 1. Trocador de calor casco e tubo. 3.2 TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO Os primeiros protótipos de trocadores de calor tipo casco e tubos foram desenvolvidos no ano de 1900 para satisfazer as necessidades das usinas de energia. Naquela época, as pesquisas se concentraram nos aspectos mecânicos e de manufatura destes equipamentos. Já nos anos de 1920 e 1930, alguns trabalhos,

6 desenvolvidos para a indústria do petróleo, levaram a aprimoramentos da tecnologia. Nas duas décadas seguintes, o maior foco das pesquisas visou melhorias nas trocas térmicas e nos aspectos mecânicos (MOHAMMADI, 2011). Dentre os vários tipos de trocadores de calor empregados em processos industriais, o mais usado é o tipo casco e tubos. Este trocador consiste, resumidamente, de um casco cilíndrico que contém tubos em seu interior. Um dos fluidos de trabalho escoa pelo casco e o outro fluido, pelos tubos do feixe. A troca térmica é realizada através das paredes dos tubos. Os componentes principais deste equipamento são o casco, o feixe de tubos e os cabeçotes de entrada e retorno. O projeto de um casco e tubo compreende duas etapas distintas: o projeto térmico e o projeto mecânico. No projeto térmico, o trocador é dimensionado e a troca de calor e perda de carga, quantificadas. Nesta etapa, os principais parâmetros de construção como o tipo e diâmetro do casco, espessura da parede, diâmetro externo e comprimento dos tubos e o espaçamento entre as chicanas são determinados. No projeto mecânico, cálculos detalhados são realizados a fim de dimensionar componentes como espelhos e flanges. Figura 2. Esquema de um trocador de calor casco e tubo (um passe no casco e um passe nos tubos). 3.3 TROCADOR DE CALOR EM PARALELO OU CONTRA-CORRENTE Os trocadores de calor podem ser operados em paralelo ou contra-corrente. Na operação em paralelo , os dois fluidos entram no trocador de calor pela mesma extremidade e percorrem o mesmo sentido. Na extremidade de entrada, tem- se a maior temperatura do fluido quente e a menor temperatura do fluido frio. Portanto,

8 cpq: calor específico do fluido quente cpf: calor específico do fluido frio T 1 : temperatura do fluido quente na entrada do trocador T 2 : temperatura do fluido quente na saída do trocador t 1 : temperatura do fluido frio na entrada do trocador t 2 : temperatura do fluido frio na saída do trocador A equação 1 pode ser lida como: todo o calor fornecido pelo fluido quente é recebido pelo fluido frio.

9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• SARMIENTO CAJAMARCA, ANDRÉS PAUL; Análise teórica de trocadores de calor casco - casco termossifões; Florianópolis, SC, 2016.
• PATRICK NIKSON RUBBO; Determinação do coeficiente global de transferência de calor de um condensador do tipo casco e tubo de um chiller por adsorção de amônia em NaBr. Araranguá, SC, 2014.
• SOUZA, MONIQUE SILVEIRA; Análise térmica de um trocador de calor do tipo casco e tubos para resfriamento do resíduo de uma unidade de destilação atmosférica; Rio de Janeiro, RJ, 2013.
• INCROPERA, Frank P., DE WITT, David P. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. 3th Ed.John Wiley. 1990.
• ARAUJO, E. C. C. Operações Unitárias envolvendo transmissão de calor. Edufscar. São Carlos, 2013.