TA 733 A – Operações Unitárias II

Apresentação em tema: "TA 733 A – Operações Unitárias II"— Transcrição da apresentação:

1 TA 733 A – Operações Unitárias II
Aula 15 Coeficiente Global de Transferência de Calor Análise de Trocadores: Uso da Média Logarítmica das Diferenças de Temperatura

2 Revisão – Resistência Térmica

3 Revisão – Aletas

4 O Coeficiente Global de Transferência de Calor
- Coeficiente global de transferência de calor com a inclusão dos efeitos relativos à incrustação e às aletas:

5 O Coeficiente Global de Transferência de Calor
- Taxa de transferência de calor: - Eficiência global da superfície aletada:

6 O Coeficiente Global de Transferência de Calor
- Coeficiente global de transferência de calor para trocadores de calor tubulares não-aletados:

7 O Coeficiente Global de Transferência de Calor
- Fator de inscrustação Ri” (Resistência térmica adicional)

8 O Coeficiente Global de Transferência de Calor
- Valores representativos para coeficientes globais de transferência de calor:

9 B) Tipos de arranjo de escoamento
B.1) Paralelo: os dois fluidos entram do mesmo lado do equipamento e escoam paralelamente em direção à saída, transferindo calor ao longo do caminho. T e m p r a t u q = fluido quente f =fluido frio e = entrada do trocador s = saída do trocador dq distância da entrada do trocador , x • T é função de x • sempre: do ponto de vista da transferência de calor este arranjo é desvantajoso; pode ser empregado no caso de produtos termolábeis para evitar superaquecimento

10 B.2) Contra-Corrente: os dois fluidos entram em lados opostos do equipamento e escoam em contra-corrente. Temperatura dq dx x • Tfs pode ser > Tqs : mais eficiente do ponto de vista da transferência de calor ; • (Tmédio)contra-corrente > (Tmédio)paralelo : a mesma quantidade de calor (q) pode ser transferida em uma menor área de transferência no arranjo contra-corrente em comparação com o paralelo.

11 B.3) Quando há mudança de fase:
Condensadores e Evaporadores

12 C) Projeto de Trocadores de Calor
Envolve: •Análise térmica: balanço de entalpia e cálculos de transferência de calor; •P dos fluidos escoando (bombeamento dos fluidos vs. valores de h e U); •Análise estrutural: projeto mecânico e considerações de fabricação; •Análise de custos.

13 1) Análise térmica: Suposições : • U constante ao longo de todo o trocador; • Em cada secção perpendicular do trocador as temperaturas dos fluidos podem ser representadas por temperaturas médias volumétricas; • Perdas de calor para o ambiente são nulas e o processo ocorre em regime permanente (equipamento já aquecido); • Calores específicos dos fluidos são constantes.

14 Arranjo em paralelo: Vazão mássica do fluido quente, kg/h Calor específico do fluido quente, Kcal/kg.oC Vazão mássica do fluido frio, kg/h Calor específico do fluido frio, Kcal/kg.oC

15

16 =

17 Arranjo em contra-corrente:
=

18 Média Logaritmica das Diferenças de Temperatura nas Extremidades 1 e 2 do Trocador
Usamos: Extremidade 1 Entrada do fluido quente Extremidade 2 Saída do fluido quente Mas a definição das extremidades é arbitrária, não influi no resultado Tml em inglês é LMTD