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

Revisão – Resistência Térmica

Revisão – Aletas

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

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

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

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

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

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

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.

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

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.

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.

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

=

Arranjo em contra-corrente: =

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