O que é um permutador de calor

Sumário

Introdução .....................................................................................................................01

O que é um trocador de Calor.......................................................................................02

Aplicação dos Trocadores de Calor..............................................................................02

Modelo de Trocador de Calor................................................................................,,......02

Cálculo da Toca de Calor pela Derivada.......................................................................03

Conclusão......................................................................................................................05

Bibliografia.....................................................................................................................07

Introdução

Esse trabalho tem como objetivo transmitir os conhecimentos teóricos fundamentados de transmissão de calor e trocadores de calor de forma simples, porém ajudando a compreensão dos mecanismos básicos de transmissão de calor. Frequentemente temos como interesse a transmissão de energia térmica entre dois fluidos. Isto pode ser feito através de um trocador de calor. Trocadores de calor podem ser caracterizados pelo tipo de construção, ou pela forma de troca de energia entre os fluidos.

O que é um Trocador de Calor

Trocador de calor é o dispositivo usado para realizar o processo da troca térmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas. Este processo é comum em muitas aplicações da Engenharia. Podemos utilizá-los no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor e no processo químico. Em virtude das muitas aplicações importantes, a pesquisa e o desenvolvimento dos trocadores de calor têm uma longa história, mas ainda hoje busca-se aperfeiçoar o projeto e o desempenho de trocadores, baseada na crescente preocupação pela conservação de energia.

Aplicações de Trocadores de Calor

Os trocadores de calor desempenham papel importante nas diversas áreas do conhecimento e pesquisa científica e aplicações tecnológicas.

Na indústria são usados para aquecer ou resfriar fluidos para usos diversos. São encontrados sob a forma de torres de refrigeração, caldeiras, condensadores, evaporadores, leito fluidizado,recuperadores...

Dispositivos de conforto ambiental e conservação de alimentos, como condicionadores de ar, aquecedores de água domésticos e frigoríficos se baseiam fundamentalmente em trocadores de calor.

A produção de bebidas destiladas utiliza esta tecnologia;alambiques, por exemplo.

A comercialização de outras, ídem; chopeiras, por exemplo.

A manutenção da temperatura adequada ao funcionamento dos motores de automóveis é conseguida através de radiadores, que desempenham mesma função.

Podemos imaginar uma infinidade de aplicações para este dispositivo; a transferência otimizada e a conservação de energia sob a forma de calor é um desafio constante; trocadores de calor mais eficientes e baratos uma necessidade.

Não poderíamos deixar de lembrar que a facilidade de manutenção é uma condicionante do projeto, já que deverá ser executada periodicamente para garantir a eficiência do trocador; incrustações aumentam a resistência térmica, diminuem a taxa de troca de calor, portanto devem ser retiradas.

Um modelo para um trocador de calor simples

Um trocador de calor simples31 pode ser entendido como dois tubos retos com fluxo de fluido, os quais são termicamente conectados. Considera-se os tubos como de igual comprimento L, conduzindo fluidos com capacidade térmica (energis por unidade de massa por unidade por alteração na temperatura) e considere-se a taxa de fluxo de massa dos fluidos através dos tubos sendo (massa por unidade de tempo), onde o subscrito i aplica-se ao tubo 1 ou tubo 2.

Aplicação da Derivada em um Trocador de Calor

Os perfis de temperatura para os tubos são and onde x é a distância ao longo do tubo. Suponha-se um estado estacionário, de modo que os perfis de temperatura não são funções de tempo. Considere-se também que somente transferência de calor de um pequeno volume de fluido em um tubo está para o elemento de fluido no outro tubo na mesma posição. Não haverá transferência de calor ao longo de um tubo devido a diferenças de temperatura naquele tubo. Pela lei de Newton do resfriamento a taxa de alteração da energia de um pequeno volume de fluido é proporcional à diferença de temperatura entre ele e o elemento correspondente no outro tubo:

onde é a energia térmica por unidade de comprimento e γ é a constante de conexão térmica por unidade de comprimento entre os dois tubos.

Esta alteração na energia interna resulta em uma alteração na temperatura do elemento de fluido. A taxa no tempo de alteração para o elemento de fluido