Trocadores De Calor

Trocador de energia térmica

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Trocador de calor tubular.

Um trocador de energia térmica ou permutador de energia térmica, popularmente também nomeado, de forma pouco adequada, por trocador de calor ou permutador de calor, é um dispositivo que visa transferir energia térmica de forma eficiente de um meio para outro.Tem a finalidade de propiciar calor de um fluido para o outro, encontrando-se estes a temperaturas diferentes. Os meios podem ser separados por uma parede sólida, tanto que eles nunca misturam-se, ou podem estar em contato direto.1 Um permutador de calor é normalmente inserido num processo com a finalidade de arrefecer (resfriar) ou aquecer um determinado fluido. São amplamente usados em aquecedores, refrigeração, condicionamento de ar, usinas de geração de energia, plantas químicas, plantas petroquímicas, refinaria de petróleo, processamento de gás natural, e tratamento de águas residuais. Em muitos textos em inglês é abreviado para HX (heat exchanger).

Um exemplo comum de trocador de calor é 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 (i.e. o meio de transferência de calor). Noutras aplicações são usados para refrigeração de fluidos, sendo os mais comuns, óleo e água e são construídos em tubos, onde, normalmente circula o fluido refrigerante (no caso de um trocador para refrigeração). O fluido a ser refrigerado circula ao redor da área do tubo, isolado por outro sistema de tubos (similar a uma Serpentina (duto)) que possui uma ampla área geometricamente favorecida para troca de calor.

O material usado na fabricação de trocadores de calor, geralmente possui um coeficiente de condutibilidade térmica elevado. Sendo assim, são amplamente utilizados o cobre e o alumínio e suas ligas.

Dentro da teoria em engenharia, é um volume de controle, sendo que este equipamento normalmente opera em regime permanente, onde as propriedades da seção de um fluido não se altera com o tempo.

A eficiência de um trocador de calor depende principalmente:

Do material utilizado para construção;

Da característica geométrica e

Do fluxo, temperatura e coeficiente de condutibilidade térmica dos fluidos em evidência.

Genericamente, para melhorar a troca de calor, são colocados aletas em toda a área da tubulação. Estas aletas fazem com que o fluido se disperse em áreas menores, assim, facilitando a troca de calor. Aletas, consistem em células interligadas entre si, onde circula fluido. São construídas em materiais de excelente condutibilidade térmica. Seu uso, acarreta uma grande desvantagem em um sistema termodinâmico, pois reduzem drasticamente a pressão com relação a entrada e saída. A maioria dos trocadores de calor, utilizam tubos com geometrias que favorecem a troca de calor, onde internamente, há em sua área aletas.

Um trocador de calor de placas intercambiáveis.

Os permutadores de calor existem em várias formas construtivas consoante a aplicação a que se destinam, sendo as principais:

Permutador de calor de carcaça e tubos (em inglês shell and tube heat exchanger)

Permutador de calor de placas (plate heat exchanger)

Permutador de calor de placas brasadas com aletas (brazed plate fin heat exchanger)

Quanto as fases, existem 2 tipos de trocadores de calor:

Monofásico, onde não há mudança de fase no fluido a ser refrigerado ou aquecido e

Multifase, onde há mudança de estado físico do fluido.

Exemplo de trocadores de calor monofásicos: Radiador de água e intercooler (ou radiadores a ar).

Exemplo de trocadores de calor multifase: Condensador e evaporadores.

Índice [esconder]

1 Regime de fluxo

2 Tipos de trocadores de calor

2.1 Trocador de calor casco e tubo

2.2 Trocador de calor de placas

2.3 Trocador de calor circular adiabático

2.4 Trocador de calor de placas aletadas

2.5 Trocadores de calor fluidos

2.6 Unidades de recuperação de calor de resíduos

2.7 Trocador de calor de superfície raspada dinâmico

2.8 Trocadores de calor de mudança de fase

3 Trocadores de calor de contato direto

4 Serpentinas de ar HVAC

5 Trocadores de calor espirais

5.1 Construção

5.2 Autolimpeza

5.3 Disposição dos fluxos

5.4 Aplicações

6 Seleção

7 Monitoração e manutenção

7.1 Incrustação

7.2 Manutenção

8 Na indústria

9 Em aeronaves

10 Um modelo para um trocador de calor simples

11 Na natureza

11.1 Humanos

11.2 Elefantes

11.3 Aves, peixes, baleias

11.4 Animais pré-históricos

12 Ver também

13 Notas

14 Referências

15 Ligações externas

Regime de fluxo[editar | editar código-fonte]

Fluxos contracorrente (A) e paralelo (B)

Fig. 1: Trocador de calor casco e tubos, passagem única (fluxo paralelo 1-1)