PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS     

 

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA

CELSO SUCKOW DA FONSECA – CEFET-RJ

DEPARTAMENTO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR

ENGENHARIA INDUSTRIAL MECÂNICA

Relatório de Trocadores de Calor

Nomes:

Jorge Bichara

Vinícius Moura

Daniel Kawazaki

Professora: Gisele Vieira

Rio de Janeiro

 2014.2

SUMÁRIO

1.        INTRODUÇÃO        2

2.        OBJETIVO        2

3.        REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        2

4.        MATERIAIS UTILIZADOS        6

5.        PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS        6

6.        RESULTADOS E DISCUSSÃO        7

6.1 MEMÓRIAS DE CALCULO:        7

6.2 RESULTADOS E GRÁFICOS        11

7.        CONCLUSÃO        14

8.        REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        15

        

1. INTRODUÇÃO

Muitas aplicações da engenharia utilizam-se o processo de troca de calor entre dois fluidos, que estão em diferentes temperaturas e separados por uma parede sólida. Os trocadores de calor são o melhor exemplo de equipamento que atua desta forma.

Em geral, suas aplicações específicas podem ser encontradas em aquecimento e condicionamento de ambiente, recuperação de calor, processos químicos, etc. Podemos citar o radiador em um carro, no qual a fonte de calor, a água, sendo um fluido quente de refrigeração do motor, transfere calor para o ar fluindo através do radiador.

1. OBJETIVO

         O principal objetivo deste relatório é observar o funcionamento de um trocador de calor. Dessa forma, neste experimento conforme a variação da vazão ocorre uma variação de temperaturas que foram obtidas com auxílio de um software de aquisição de dados. É cronometrada a variação de temperatura do fluído quente e do fluído frio numa periodicidade. A análise gira em torno do cálculo de quantidade de calor(Q) em cada experimento.

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

        Existem diversos tipos de trocadores de calor, no entanto a sua eficiência depende de algumas características: material utilizado para construção; característica geométrica;
fluxo, temperatura e coeficiente de condutibilidade térmica dos fluidos em evidência.

A classificação do objeto de estudo pode ser feita da seguinte forma:

1. Quanto à disposição das correntes dos fluidos:

• correntes paralelas
•  contracorrente
•  correntes cruzadas

1. Tipo de construção:

• tubo duplo
• casco e tubos
• serpentina
• Por placas

Correntes Paralelas

Neste caso, os fluidos entram pela mesma extremidade, tanto o quente quanto o frio, correm na mesma direção e saem pela outra extremidade, como pode ser observado na figura.

[pic 1]

Figura 1: Trocador tipo corrente paralela

Contra corrente

Nesse tipo de trocador, o fluido frio entra por um lado e o quente entra pelo lado oposto. O escoamento ocorre em sentidos opostos. Uma característica é a maior eficeencia global quando comparado com o de corrente paralela.

[pic 2]

Figura 2: Trocador tipo contra corrente

Correntes Cruzadas

        A característica deste tipo é que os fluidos se deslocam com correntes perpendiculares uma à outra. Um fluido flui internamente em um conjunto (feixe) de tubos e outro fluido flui externamente, com temperatura diferente, através dos tubos, ver esquema na Figura abaixo.  [pic 3]

Figura 3: Trocador tipo correntes cruzadas

Tubo Duplo

São formados por dois tubos concêntricos (figura 4). Pelo interior do primeiro tubo (mais interno) passa um fluido e, no espaço entre as superfícies externa do primeiro e interna do segundo, passa o outro fluido. A área de troca de calor é a área do primeiro tubo. Tem as vantagens de ser simples, ter custo reduzido e de ter facilidade de desmontagem para limpeza e manutenção. O grande inconveniente é a pequena área de troca de calor.

[pic 4]

Figura 4 - Trocador de calor duplo tubo

Tipo casco tubo

Construído de tubos circulares, trabalham com líquido-líquido(um ou duas fases), tem grande eficiência com gás-gás principalmente a elevadas temperaturas e pressões.        

[pic 5]

Figura 5: Trocador tipo casco tubo

Serpentina

São formados por um tubo enrolado na forma de espiral, formando a serpentina, a qual é colocada em uma carcaça ou recipiente (figura 2). A área de troca de calor é área da serpentina. Permite maior área de troca de calor que o anterior e tem grande flexibilidade de aplicação.

[pic 6]

Figura 6 - Trocador de calor tipo serpentina.

Por Placas

Unindo grande capacidade de transmissão de calor com reduzido espaço requerido, os trocadores de calor a placas permitem altas performances desde pequenas vazões com grandes gradientes de temperatura, onde outros tipos de trocadores necessitam que grande área de troca térmica.

[pic 7]

Figura 7: Trocador de calor por placas

1. MATERIAIS UTILIZADOS

Para se realizar a prática de trocador de calor foram utilizados os seguintes materiais: O próprio trocador de calor caso-tubo; Cronômetro; Proveta graduada; Recipiente para armazenar água; Papel; Lápis para anotação e computador com software de aquisição de dados.