Condensadores são equipamentos de troca de calor onde...

CONDENSADORESCONDENSADORES

Condensadores são equipamentos de troca de calor onde ocorre a mudança de

fase vapor para líquido.

IntroduçãoClassificação

Condensadores de superfícieCondensadores barométricosCondensadores evaporativos

AplicaçõesPlantas de força a vaporPlantas de processo químico e petroquímicoUsinas nucleares

Tipos de condensadores de superfícieCasco-tubos,Placas,Tubos aletados resfriados a ar.

Vapores de substâncias purasCondensador de vapor saturadoCondensador de vapor superaquecido

Dimensionamento dos condensadores tubo e carcaça.

critérios gerais de seleçãodesempenho térmico e operacionalmanutençãoflexibilidade operacionalcustoperda de carga

Como critério básico orientativo, a condensação é usualmente feita no casco.A identificação do tipo construtivo segue as padronizações informadas pelo TEMA.

Condensadores Horizontaiscoeficiente de convecção do lado do vapor émaior e, como conseqüência, menor superfície de troca térmica

Condensadores Verticaismenor área ocupadamaior facilidade de limpezasaída de condensado em temperatura inferior a de saturaçãonão permitem superar os 50 m2 de superfícieapenas uma passagem nos tuboslimitação prática de altura de 2 a 3 metros

TransmissTransmissãão de calor na o de calor na condensacondensaçãçãoo

Condensação em películaCondensação em gotas

Vapor condensando sobre uma superfVapor condensando sobre uma superfíície plana cie plana

vertical ou externamente a tubos verticaisvertical ou externamente a tubos verticais

41

23 sen943,0

∆⋅⋅

⋅⋅⋅⋅=

TLgk

hf

ff

µαλρ

Vapor condensando sobre a superfVapor condensando sobre a superfíície exterior cie exterior

de um tubo cilde um tubo cilííndrico horizontalndrico horizontal

hk g

D tf f

f f= ⋅

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅

0 725

3 3

0

1 4

,/

ρ λµ ∆

TT T

fp sat

=+

2

Vapor condensando sobre a superfVapor condensando sobre a superfíície exterior cie exterior

de um tubo cilde um tubo cilííndrico horizontalndrico horizontal

N tubos em linha

hk g

ND tf f

f f= ⋅

⋅ ⋅ ⋅

⋅ ⋅

0 725

3 3 1 4

,/

ρ λµ ∆

NNúúmero de Reynolds do fluxo mero de Reynolds do fluxo condensadocondensado

f

h VDeRµ

ρδ

⋅⋅=

D APh =⋅4

CondensaCondensaçãção sobre uma placa o sobre uma placa verticalvertical

Dbbh =⋅ ⋅4 δ

ll

GVeRµµ

ρδδ

.4...4==

ρδ ..VG l=

CondensaCondensaçãção sobre um tubo o sobre um tubo verticalvertical

DeA

D fh ⋅

⋅=π4

µδGeR′⋅

=4

DeAV

NtDemG f

⋅

⋅⋅=

⋅⋅=′

πρ

π&

CondensaCondensaçãção sobre um tubo o sobre um tubo horizontalhorizontal

tt NLAV

NLmG

...ρ

=⋅

=′′&

th NL

APAD

..4.4

==

µδGeR′′⋅

=4

Coeficiente de transferCoeficiente de transferêência ncia de calor na condensade calor na condensaçãçãooPara tubos verticais

( ) 3047,1 31312

<= −δδ

ν eReRkgh

l

lL

( ) 1800302,5.08,1 22,1

312

<<−

= δδ

δν eReReR

kgh

l

lL

( )( ) 1800

253.588750 75,05,0

312

>−+

= − δδ

δν eReRrP

eRkgh

l

lL

Para tubos horizontais

( ) 31312

514,1 −= δν eRkgh

l

lL

EquaEquaçõções simplificadas para vapor des simplificadas para vapor d’á’águagua

•para tubos horizontais

hD t f

=⋅3100

1 4 1 3/ /∆

•para tubos verticais

hD t f

=⋅4000

1 4 1 3/ /∆

onde ∆tf varia no intervalo de 10o F a 150o F

CondensaCondensaçãção no interior de o no interior de tubos horizontaistubos horizontaisEscoamento com baixa velocidade

00035..<=

v

vv DVeRµ

ρ

( )svlfgfg TTCp −+=83' λλ( )

( )41

'3..555,0

−

−=

DTTkg

hssatl

fglvll

µλρρρ

CondensaCondensaçãção no interior de o no interior de tubos horizontaistubos horizontaisEscoamento com alta velocidade

000.20>veR

000.5>leR

v

vv

l

ll

DmeR

DmeR

µπ

µπ

...4...4

&

&

=

=8,021

31.026,0.

+=

v

lvll

l

eReRrPkDh

ρρ

CondensaCondensaçãção no interior de o no interior de tubos verticaistubos verticais

( )

( )

21

2

4,14,078,0156,032

2

2

31

4

318,0644,0

31

2

39,025,1

1027,3

1082,5

+

×+

×+=

−

−−

v

l

vl

v

l

l

vll

llll

l

eReR

eReRgD

rP

rPeReRgk

h

ρρ

µµν

ν

Queda de pressQueda de pressãão em o em condensadorescondensadores

O condensador pode ser instalado para remo-ção do líquido com bomba ou por gravidade.

Com bombeamento, uma queda de pressão de 0,35 bar (5 psi) é freqüentemente permitida no condensador.Para sistemas que funcionam por gravidade, a queda de pressão do vapor no condensador seráusualmente igual a cerca de 0,07 a 0,14 bar (1 até2 psi).

AplicaAplicaçõções de Condensadoreses de Condensadores

Coluna de destilação

Condensador vertical com condensação na carcaça e retorno do refluxo sob ação da gravidade

Condensador horizontal com retorno do refluxo pela gravidade

Condensador vertical com condensação nos tubos e retorno do refluxo sob ação da gravidade

Detalhe do cinturão de vapor

Detalhe do bocal na carcaça em forma de lâmpada

O emprego de um trocador de calor casco e tubos como condensador normalmente exige a disponibilidade de um espaço grande na entrada de modo que o vapor não seja submetido a uma queda de pressão muito elevada ao entrar na carcaça

Quando as circunstâncias dificultam a obtenção da queda de pressão permitida através de um condensador com casco tipo E ou F (TEMA), uma queda de pressão inferior pode ser obtida recorrendo-se ao uso de cascos com fluxo dividido, tipos G, H ou J

Condensador com fluxo dividido. Casco tipo G

Condensador com fluxo de saída dividido. Casco tipo J

Vedação com tubo em U num condensador sub-resfriador vertical

Chicana de bloqueio

Vedação com tubo em U em um condensador-sub-resfriador horizontal