Permutador de Placas

Trabalho 7 – Permutador de placas[pic 1]

Sumário

O principal objetivo deste trabalho é determinar a área de um permutador de placas, a sua perda de carga e o coeficiente global de transferência de calor, U.

Introdução teórica

Os permutadores de calor são equipamentos onde ocorre troca de calor entre um fluído quente e um fluído frio, separados por uma superfície sólida, quase sempre metálica. Neste trabalho, usou-se um permutador de placas a operar em contracorrente, ou seja, as correntes quente e fria circulam em sentidos opostos.

A transferência de calor é condicionada pela existência de resistências térmicas à convecção nos fluídos quente (hh) e frio (hc) e à condução nas paredes das placas (km) de espessura δ. Deste modo, o coeficiente global de transferência de calor (U) pode ser determinado através da seguinte equação:

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A determinação da área do permutador de placas assim como a sua perda de carga é feita pelas seguintes equações, respetivamente:

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Procedimento experimental

O equipamento usado é constituído por um permutador composto por 8 placas configuradas em contracorrente. No sistema, o tanque de termização é responsável pelo aquecimento do fluido, neste caso a água, enquanto o compressor e a serpentina permitem o arrefecimento da corrente fria. A recirculação em circuito fechado dos fluidos provenientes do tanque de termização e do depósito de fluido frio é graças à existência de duas bombas periféricas.

Com o intuito de determinar os caudais das duas correntes, da perda de carga e das temperaturas das correntes à entrada e à saída, a instalação é provida de transdutores de caudal, manómetros e termopares.

Resultados e Discussões

Os resultados apresentados foram obtidos a partir do software acoplado à instalação laboratorial. Primeiramente, calculou-se a viscosidade dinâmica da água (u), através da equação (1), uma vez que esta varia com a temperatura:

Fórmula

Inicialmente, selecionou-se uma gama de valores, entre os 87,2 s e os 560,1 s, para os quais as temperaturas e os caudais das correntes estabilizassem, para que os resultados representassem a capacidade de transferência de calor de equipamento. Assim, estão representadas nas figuras 1 e 2, as curvas de evolução do caudal e das temperaturas ao longo do tempo.

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Na Figura 3, está representada a curva da evolução da diferença de temperatura logarítmica com o tempo e, na Figura 4, o coeficiente global de transferência de calor em função desta diferença.

Graficos

Com os dados obtidos calculou-se os coeficientes de transferência de calor para as correntes (quente e fria) e o global. Para além disso, calculou-se a área do permutador, a perda de carga e o respetivo erro relativo. Os resultados obtidos estão representados na tabela seguinte.

Tabela 1. Coeficientes de transferência de calor, área e perda de carga.