Trocador de Calor
Por: Paulo Carvalho • 27/4/2015 • Trabalho acadêmico • 1.785 Palavras (8 Páginas) • 272 Visualizações
Trabalho de Atividades Práticas Supervisionadas
TROCADOR DE CALOR – MODELAGEM MATEMÁTICA
Nome: Eduardo de Brito R.A: A81CHA7 Turma: EB4P12
Nome: Jefferson A. Reis R.A: A948570D Turma: EB4Q12
Nome: Luzinaldo A. de Vasconcelos R.A: B03FFP4 Turma: EB4P12
Nome: Paulo Nogueira de Carvalho R.A: 4348958 Turma: EB4Q12
Campinas - Estado de São Paulo, 2012
Sumário
Resumo 1
Introdução 1
Objetivo 2
Lei de Resfriamento de Newton 3
Dedução da Fórmula de Resfriamento de Newton 3
Conclusão 4
Referências Bibliográficas 5
Resumo:
Trocadores de calor são equipamentos largamente empregados na indústria em geral. Dentre as muitas formas desse equipamento, um tipo bastante comum, pela sua ampla utilização, são os trocadores do tipo casco e tubos. Apesar da grande aplicabilidade do trocador de calor casco e tubos, o seu projeto não apresenta, as condições e o método empregado à precisão desejada.
Este trabalho tem por objetivos procedimentos de cálculos, através da modelagem matemática, facilitando a otimização do projeto, executando um trocador de calor com precisão adequada.
Introdução:
Um trocador de calor nada mais é do que a transferência de calor de uma fase quente para uma fase fria, com as duas fases separadas por uma fronteira sólida. Os trocadores de calor de casco e tubos são amplamente utilizados em processos industriais (aquecimento, resfriamento e processos químicos de modo geral) quando se necessita de grandes áreas para transmissão de calor. Este consiste de tubos montados em feixes, fixados num espelho por onde circula um dos fluidos, e o feixe de tubos é colocado num envoltório cilíndrico (casco), no qual circula o segundo fluido. Este tipo de equipamento tem vantagens em termos de fabricação, custos e desempenho térmico e grande flexibilidade nas condições de projeto e operação (ampla faixa de temperatura e pressão).
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Figura 2 - Funcionamento do Trocador de Calor[pic 3]
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Figura 2 - Exemplo de Trocador de Calor (Casco e Tubo)
Objetivo:
Experimentos didáticos são fundamentais na aprendizagem de conceitos de física. Além da visualização de fenômenos, o procedimento experimental permite uma sistematização da análise de dados e resultados. Em alguns casos, é possível medir constantes da natureza com precisão. Em termodinâmica, há uma grande variedade de experimentos simples, possíveis de serem realizados com material de fácil aquisição. Por outro lado, quando o fenômeno requer alguma precisão, o custo e a dificuldade aumentam significativamente, exigindo um planejamento cuidadoso do experimento. Vários experimentos requerem um bom isolamento térmico do sistema em estudo para fornecerem resultados consistentes com a teoria. Em geral, é necessário o uso de calorímetros de alta qualidade, difíceis de serem encontrados em laboratórios didáticos. Assim, é interessante considerar uma classe de experimentos que aproveitam a troca de calor entre o sistema e o ambiente, dispensando, portanto, o isolamento térmico. Um exemplo clássico é a determinação do calor específico de um sólido ou líquido por meio da lei de resfriamento de Newton.
Este trabalho tem por objetivos procedimentos de cálculos, através da modelagem matemática, facilitando a otimização do projeto, executando um trocador de calor com precisão adequada.
Podemos citar, por exemplo, a utilização do trocador de calor (desenvolvido usando os cálculos da modelagem matemática) no processo de pasteurização de alimentos. Visando minimizar perdas de qualidade sensorial e nutricional, bem como gastos desnecessários com aquecimento e resfriamento, decorrentes do sobreprocessamento, tendo o controle sobre o histórico de temperatura. Desenvolvendo uma modelagem matemática para o processo contínuo de pasteurização, para determinação da distribuição de temperatura ao longo do processo.
Diversas formas de controle de temperatura são aplicadas atualmente em trocadores de calor. Dentre estas, a escolha correta pode resultar em um grande diferencial na qualidade da resposta. Analisando algumas plantas de trocadores de calor, utilizadas atualmente em várias empresas, percebe-se que existe a necessidade de um sistema autônomo que consiga responder às interferências sem a necessidade de acompanhamento permanente de um operador humano, e que ainda possa trabalhar na faixa de não linearidade do sistema.
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