Trocadores De Calor

SUMÁRIO

Apresentação 03

Capítulo I

Trocadores de Calor: tipos e funcionamento

1.1. Trocadores de Calor 04

1.1.1. Troca de calor pela mistura de fluídos 04

1.1.2. Troca térmica por contato entre os fluídos 05

1.1.3. Troca térmica com armazenagem intermediária 05

1.1.4. Troca térmica através de uma parede que separa os fluídos 05

Capítulo II

Trocadores de Calor: radiador

2.1. Estrutura Física do Radiador 07

2.1.1. Tampa do radiador 08

2.2. Funcionamento 08

2.3. Transmissão de Calor 09

2.3.1. Arrefecimento a líquido 09

2.3.2. Arrefecimento a ar 10

2.4. Tubulação 10

2.5. Fluído 10

2.6. Bomba D’água 11

2.7. Motor 12

2.8. Ventoinha 13

2.9. Ar Quente 14

Capítulo III

Métodos de Cálculo dos Trocadores de Calor

3.1. Métodos de Calculo de Um Trocador de Calor 16

3.1.1. Método DTML 16

3.1.2. Método NUT 18

3.2. Resultados da Pesquisa 22

Considerações Finais 24

Referências 25

Apresentação

O trocador de calor é usado como controlador de energia, ou seja, provê o equilíbrio da energia gerada. Sem ele teríamos perda de energia nos diversos processos produtivos sejam industriais ou não.

Ao longo deste trabalho faremos uma breve descrição conceitual destes trocadores de calor, seus tipos e funcionalidades, além de seus métodos de cálculo.

No Capítulo I apresentamos os tipos e funcionamentos de alguns trocadores de calor e suas utilização.

No Capítulo II falaremos especificamente do radiador e seus componentes mostrando a importância do trabalho de resfriamento do bloco do motor evitando que o motor não se funda ao atingir uma temperatura elevada.

No Capítulo III abordaremos os métodos de cálculo DTML, como forma de detectar problemas de projeto e NUT, utilizado e problemas de desempenho.

Capítulo I

Trocadores de Calor: tipos e funcionamento

1.1. Trocadores de Calor

Trocador de calor é o dispositivo utilizado na realização do processo da troca térmica entre dois fluídos em diferentes temperaturas. Este é um processo comum em muitas aplicações como, por exemplo, no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na produção de energia, na recuperação de calor e no processo químico. Podemos definir um trocador de calor (excluindo a troca térmica com a utilização do fogo direto) como um dispositivo que efetua a transferência de calor de um fluído ao outro.

Os trocadores de calor possuem, em geral, na sua fabricação um coeficiente de condutibilidade térmica elevado. Sendo assim, são amplamente utilizados o cobre e o alumínio. Sua eficiência depende principalmente do material utilizado em sua construção, de característica geométrica e do fluxo, temperatura e coeficiente de condutibilidade térmica dos fluídos em evidência.

Existem dois tipos de trocadores de calor: monofásico, onde não há mudança de fase no fluído a ser refrigerado ou aquecido (ex. radiador dos automóveis) e o multifase, onde há mudança de estado físico do fluído (ex. evaporadores).

A transferência de calor pode ocorrer pela mistura dos fluídos, pelo contato entre os fluídos, com o armazenamento intermediário e através de uma parede que separa os fluídos quentes e frios.

1.1.1. Troca de calor pela mistura de fluídos

Quando há a mistura em um recipiente de fluído frio em um fluído quente é atingindo uma temperatura final comum.

Como exemplos de troca de calor pela mistura de fluídos podemos citar a troca de calor sensível, o desuperaquecedores de caldeira (desuperheater), os condensadores de contato direto (direct contact condenser) e os aquecedores da água de alimentação em ciclos de potência regenerativos.

Figura 01 – Tubo: entrada e saída de fluído.

Fonte: www.carros.how.uol.com.br, 2009.

1.1.2. Troca térmica por contato entre os fluídos

Pode-se citar três tipos de resfriamento: resfriamento de água, onde o ar é aquecido e umidificado em contato com um spray de água fria (ex. torres de resfriamento – cooling tower), resfriamento e desumidificação do ar, onde ar quente e úmido é resfriado e desumidificado em contato com o spray de água fria (ex. spray dehumidifier) e resfriamento e umidificação do ar, onde o ar seco e quente, como o existente em climas desérticos, é resfriado e umidificado (ex. air washer).

1.1.3. Troca térmica com armazenagem intermediária

Esta troca se dá no regenerado onde o calor é alternativamente fornecido e retirado das paredes e do enchimento do trocador pelo escoamento sucessivo dos fluídos, em geral gases, quente ou frio. Há dois tipos básicos de regeneradores: os estacionários e os rotativos.

1.1.4. Troca térmica através de uma parede que separa os fluídos

Neste trocador um fluído é separado por uma parede, através da qual passa o calor, compreendendo basicamente os recuperadores, além dos trocadores de calor com leito fluidizado. Neste último, uma das superfícies da parede está