Balanço Exegético e Escolha de Uma Bomba Centrífuga para Um Trocador de Calor de Placas Paralelas

Balanço  exergético e escolha de uma bomba centrífuga para um trocador de calor de placas paralelas

Vieira, N. M. R.¹

Resumo

Dado a escassez de recursos naturais em que vivemos, onde a população nacional enfrentou uma crise hídrica no último ano e que agora vem se recuperando, o aproveitamento e estudo destes recursos é de suma importância para a sociedade em geral. Este trabalho apresenta um estudo sobre a possibilidade de reaproveitamento da agua usada no processo de troca de calor e ainda estudar a exergia contida neste fluido para um possível aproveitamento desta em forma de trabalho ou economia deste. É tratado aqui a escolha de uma bomba capaz recircular a água usada no processo de troca de calor de um trocador de calor localizado no laboratório do centro universitário de Formiga-MG, sendo que a cada experimento usa-se cerca de 900 L de água, com esta bomba poderíamos fazer com que toda esta água seja aproveitada para um novo experimento e também quantificaremos o calor contido neste fluido e o máximo trabalho que poderia ser produzido com este calor.

Palavras-chave: Calor, Trabalho, água.

Exergetic balance and choice of a centrifugal pump to a heat exchanger of parallel plates

Abstract

Given the scarcity of natural resources in which we live , where the national population faced a water crisis in the last year and now is recovering , the recovery and study of these resources is of paramount importance for society in general. This paper presents a study on the possibility of reuse of water used in the heat exchange process and also study the exergy contained in this fluid for a possible use of this in the form of work or economy of this . It is treated here to choose a capable pump to recirculate the water used in the heat exchange process of a heat exchanger located in the laboratory of the university center of Ant- MG , and each experiment is used about 900 liters of water , with this pump could cause all this water is harnessed to a new experiment and also quantify the heat contained in this fluid and the maximum work that could be produced in this heat .

Keywords: Heat, Work , water.

1 Introdução

Trocadores de calor são largamente utilizados em escalas industriais e laboratoriais. Nos ciclos termodinâmicos são importantes para possibilitar as mudanças de estados dos fluidos, fazendo com que se produza trabalho, que retire ou forneça calor a certos ambientes. O estudo em questão se trata de um trocador de calor laboratorial que tem por finalidade a exposição de aulas práticas de temas relacionados a área térmica na engenharia, este equipamento está localizado no laboratório de operações unitárias do centro universitário de Formiga, Minas Gerais.

2 MateriaIS e métodos

A cada experimento é utilizado cerca de 900 L de água, o equipamento possui duas entradas e duas saídas, sendo que as entradas, são uma para o fluido a temperatura ambiente que irá receber calor e a outra para o fluido que irá ceder calor, sendo que o fluido de trabalho é a água. As saídas do trocador de calor são independentes. Baseado nestas informações iremos escolher uma bomba capaz de recircular toda água, foi escolhido um tempo de operação de 30 minutos para esta bomba, sendo assim toda vez que se iniciar um experimento a bomba também começará a operar e antes do experimento terminar, toda a água do experimento anterior foi enviada para a caixa d’agua de armazenagem. Assim temos pela equação (1) abaixo a vazão necessária para esta bomba.

[pic 1]

                                        (1)

[pic 2]

Segundo Djalma (1999), usa-se a formula da ABNT para o dimensionamento de diâmetros quando as bombas operam de forma intermitente, assim temos a equação (2).

[pic 3]

De acordo com as norma ASME/ANSI B.36. 10/19 encontramos os diâmetros abaixo para recalque e sucção da bomba.[pic 4]

[pic 5][pic 6]

Dado o material da tubulação é um aço carbono comercial, temos sua rugosidade relativa, juntamente com o número de Reynolds (26.563,3) do escoamento, determinamos a sua perda de carga.

Assim temos que a altura manométrica será de aproximadamente 7m, analisando um gráfico de escolha da bomba da marca Albrizzi, temos que a melhor bomba para estas condições será uma bomba Albrizzi-Série Alfa 7/6 – 20.

A segunda parte do experimento é a verificação da exergia disponível no fluido na saída do trocador de calor. Sabemos que tanto o fluido que cede quanto o fluido que recebe calor, ambos saem a uma temperatura acima da ambiente, fazendo uma simulação de uma máquina de calor de Carnot, verificamos o máximo trabalho a ser produzido neste cenário.