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Estudo referente a um trocador de calor.
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1
PROJETO DE TROCADOR DE CALOR - CICLOPENTANONA
2
LISTA DE FIGURAS
Figura 01: Parmetros e correlaes de Latini et al.................................................................... 9
Figura 02: Propriedades da ciclopentanona .............................................................................. 10
Figura 03: Propriedades do R-134a .......................................................................................... 10
Figura 04: Propriedades calculadas do R-134a ........................................................................ 11
Figura 05: Caractersticas dos materiais aplicados ao trocador de calor .................................. 11
Figura 06: Corte transversal do trocador de calor .................................................................... 12
Figura 07: Coeficientes de Zukauskas-Jacob ........................................................................... 15
Figura 08: Parmetros para clculo do coeficiente de conveco externo ............................... 16
Figura 09: Clculo do coeficiente de conveco externo ......................................................... 17
Figura 10: Parmetros para clculo do coeficiente de conveco interno ................................ 18
Figura 11: Clculo do coeficiente de conveco interno .......................................................... 18
Figura 12: Configurao co-corrente ........................................................................................ 19
Figura 13: Configurao contra-corrente ................................................................................. 20
Figura 14: Esquemtica das resistncias trmicas .................................................................... 21
Figura 15: Clculo do comprimento do tubo e rea de troca trmica ....................................... 22
Figura 16: Parmetros para clculo do coeficiente de conveco interno ................................ 25
Figura 17: Clculo do coeficiente global, taxa de calor e temperatura de sada ...................... 26
Figura 18: Clculo do coeficiente global, taxa de calor e temperatura de sada Mtodo
interativo ................................................................................................................................... 26
Figura 19: Grfico - Conveco externa x dimetro do tubo ................................................... 27
Figura 20: Grfico - Conveco interna x dimetro do tubo .................................................... 27
Figura 21: Grfico Comprimento do trocador de calor x dimetro do tubo .......................... 28
3
SUMRIO
1 INTRODUO ..................................................................................................... 4
2 OBJETIVOS ......................................................................................................... 5
2.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................ 5
2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS .......................................................................... 5
3 FUNDAMENTAO TERICA ........................................................................... 6
3.1 ciclopentanona ............................................................................................... 6
3.2 propriedades trmicas da ciclopentanona ...................................................... 6
4 MATERIAIS E MTODOS .................................................................................... 9
4.1 PROPRIEDADES DOS FLUDOS.................................................................. 9
4.2 materiais do casco e do tubo ....................................................................... 11
4.3 taxa de calor removida do fluido quente....................................................... 12
4.4 vazo mssica do fluido refrigerente ............................................................ 13
4.5 coeficiente de conveco externo ................................................................ 14
4.5.1 Demais dimetros de tubo ..................................................................... 16
4.6 COEFICIENTE DE CONVECO INTERNO .............................................. 17
4.6.1 Demais dimetros de tubo ..................................................................... 18
4.7 coeficiente global de troca trmica ............................................................... 19
4.8 REA DE TROCA TRMICA ....................................................................... 22
4.8.1 Demais dimetros de tubo ..................................................................... 22
4.9 tubo com camada uniforme de fuligem ........................................................ 23
4.9.1 Demais dimetros de tubo ..................................................................... 25
5 RESULTADOS ................................................................................................... 26
6 CONCLUSO ..................................................................................................... 29
REFERNCIAS ......................................................................................................... 30
4
1 INTRODUO
O aumento da eficincia dos equipamentos aplicados na indstria uma das
aplicaes da engenharia. Entretanto, isso nos trs a necessidade de retirada de
calor dos equipamentos mecnicos e eltricos utilizados no mercado. Para isso, a
utilizao de trocadores de calor fundamental para resfriamento desses
equipamentos ou fluidos usados no processo.
Os trocadores de calor so equipamentos que fazem a troca trmica entre
fluidos sem o contato fsico entre os mesmos. O equipamento construdo com dois
tubos, um interno passando o lquido a que se quer resfriar e um externo com o
fluido refrigerante. A troca trmica se dar pela parede do tubo interno, pois nele h
contato internamente ao fluido quente e externamente ao fluido frio.
Para esse trabalho ser projetado um trocador de calor casco tubo, para
refrigerar Ciclopentanona da temperatura de 80C para 20C, utilizando como fluido
refrigerante o R-134a. A vazo mssica da Ciclopentanona deve ser de 0,1 kg/s e o
ttulo na sada do fluido refrigerante deve ser de 10%, utilizando uma presso de
500kPa.
Os dimetros projetados para a fabricao do trocador de calor foram
determinados utilizando materiais disponveis no mercado, sendo o tubo constitudo
de cobre devido a sua capacidade de transmitir o calor e o casco por ao, a fim de
evitar a transferncia de calor para o ambiente externo. Foram determinados as
velocidades dos fluidos, os coeficientes de conveco interno e externo e por fim o
coeficiente global de troca trmica para assim determinarmos o comprimento do
trocador de calor. Com isso, foi possvel determinar as grandezas esperadas
utilizando aos conceitos compreendidos em sala de aula.
Apresentam-se as caractersticas dos fludos, equacionamentos utilizados,
bem como os resultados finais das caractersticas do trocador de calor. Estima-se
ainda, os clculos projetados para trs dimetros de tubo distintos, a fim de verificar
o comportamento do trocador de calor com a variao do mesmo.
5
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Dimensionar um trocador de calor casco tubo para a uma determinada
aplicao resfriando ciclopentanona de 80 C para 20 C, utilizando o fluido
refrigerante R-134a com presso de 500 kPA.
2.2 OBJETIVOS ESPECFICOS
Determinar os dimetros do casco e do tubo;
Executar os clculos de dimensionamento do trocador de calor, como
coeficiente global de troca trmica e taxa de calor trocado;
Calcular o comprimento do trocador de calor;
Estimar os resultados para trs dimetros distintos de tubo e verificar
as conseqncias desta variao;
Reduzir a rea de troca trmica do tubo, por meio de 2% de fuligem e
constatar as reaes desta perda no rendimento do trocador de calor;
6
3 FUNDAMENTAO TERICA
3.1 CICLOPENTANONA
Ciclopentanona um composto orgnico lquido incolor com um cheiro similar
ao cheiro de menta, sendo insolvel em gua, ter e na maioria dos solventes
orgnicos. uma cetona cclica, estruturalmente similar ao Ciclopentano,
consistindo de um anel de cinco carbonos contendo um grupo funcional cetona.
Possui frmula molecular igual a C5H8O.
O composto estvel, mas inflamvel. O vapor 2,3 vezes mais denso que
o ar, e explosivo quando combinado com este. Ciclopentanona nociva se
ingerido, inalado ou absorvido pela pele. tambm irritante a pele e sistema
respiratrio, e severamente irritante aos olhos. Pode ser utilizado em compostos
para borracha sinttica e intermedirios de pesticidas.
3.2 PROPRIEDADES TRMICAS DA CICLOPENTANONA
A massa especfica e o calor especfico foram encontrados na data sheet do
componente, considerando a temperatura de filme de 50C:
Para clculo da viscosidade dinmica e da condutividade trmica foi
necessrio a utilizao dos mtodos disponveis no livro The properties of Gases
and liquids.
No clculo da viscosidade foi utilizado o mtodo de Przezdzleckl and Srldhar
(1985):
Onde e os parmetros e so definidos
conforme equaes 2 e 3:
7
Sendo:
Para encontrar o volume lquido molar me funo de uma temperatura
especificada, utiliza-se a equao 4:
(4)
Onde,
Com isso calcula-se para o ponto de fuso e para a temperatura de
filme, alm da temperatura que se conhece o valor do volume liquido molar ( .
222.5 0.356285 0.334198 0.257698 0.309395
293.15 0.469416 0.355983 0.242942 0.331075
323.15 0.517454 0.366372 0.236301 0.341438
8
Dessa forma calcula-se e :
Com isso possvel encontrar os parmetros e :
Assim, calcula-se a viscosidade para 50C (323.15 K):
Para o clculo da condutividade trmica foi utilizado o mtodo de Latini e
Pacetti (1977):
Onde,
9
Os parmetros para clculo de A so encontrados na figura 1 para a famlia
dos cycloparaffins.
Figura 01: Parmetros e correlaes de Latini et al.
Fonte: The properties of Gases and liquids
A partir disso calcula-se a condutividade trmica:
4 MATERIAIS E MTODOS
4.1 PROPRIEDADES DOS FLUDOS
As propriedades da Ciclopentanona em temperatura de filme (50C) foram
definidas conforme figura 2.
10
Figura 02: Propriedades da ciclopentanona
Fonte: http://clayton.edu/; The properties of Gases and liquids
Para o R-134a foi determinada a presso de entrada de 500kPa e o ttulo de
sada de 10%. Como a presso a mesma no decorrer do trocador de calor, a
temperatura se mantm e a alterao apenas o titulo, no qual as demais variveis
so alteradas em funo dessa mudana.
As propriedades do R-134a nos estados lquido saturado e vapor saturado
so definidas de acordo com a figura 3.
Figura 03: Propriedades do R-134a
Fonte: http://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
Para encontrar as propriedades na sada do trocador de calor, ou seja, com
ttulo de 10%, calcula-se as caractersticas da mistura utilizando as equaes
abaixo:
Densidade () 950 kg/m
Calor especfico (Cp) 1776 J/kg.K
Viscosidade dinmica () 0.000504 Pa.s
Condutividade trmica () 0.142675 W/m.K
Ponto de fuso -50.7C
Ponto de ebulio 130.6C
11
Dessa forma obtemos as propriedades do refrigerante R-134a.
Figura 04: Propriedades calculadas do R-134a
Fonte: Os autores
4.2 MATERIAIS DO CASCO E DO TUBO
Os materiais aplicados na especificao do trocador de calor foram cobre
para o tubo e ao para o casco. Esses materiais foram escolhidos devido
combinao de condutividade trmica, sendo o cobre um material com elevada
condutividade e o ao de condutividade baixa. Foram utilizados dimetros padres
de mercado conforme abaixo, apresentando trs dimetros distintos para o tubo.
Figura 05: Caractersticas dos materiais aplicados ao trocador de calor
Fontes: Fundamentos de transferncia de calor e de massa; www.tubosoliveira.com.br;
www.eluma.com.br.
Propriedade UnidadeEntrada
(Lquido saturado)
Vapor
saturado
Sada
(Mistura)Filme
Densidade () kg/m 1240,8 24,317 206,7117229 723,7559
Volume especfico m/kg 0,00080595 0,041123 0,004837655 0,002822
Entalpia (h) kJ/kg 73,358 259,33 91,9552 82,6566
Calor especfico (Cp) J/kg.K 1389,4 976,12 1348,072 1368,736
Viscosidade dinmica () Pa.s 0,00021865 0,00001132 0,000197917 0,000208
Condutividade trmica () W/m.K 0,085126 0,01293 0,0779064 0,081516
Temperatura (T) C 15,735 15,735 15,735 15,735
Presso (P) kPa 500 500 500 500
Aplicao Dimetro (pol.)Dimetro
Externo (m)
Dimetro
Interno (m)
Espessura da
Parede (m)Material
Condutividade
trmica (W/m.K)
Casco 4 0,104 0,1016 0,0012 Ao 60,5
Tubo 1 0,0264 0,0254 0,0005 Cobre 401
Tubo 1 1/8 0,02957 0,02857 0,0005 Cobre 401
Tubo 1 5/8 0,04247 0,04127 0,0006 Cobre 401
12
Figura 06: Corte transversal do trocador de calor
Fonte: Os autores
4.3 TAXA DE CALOR REMOVIDA DO FLUIDO QUENTE
O sistema adiabtico, , no h variao de velocidade e no produz
trabalho.
A vazo de fludo quente do trocador de calor deve ser de 0,1 kg/s.
13
A partir disso, temos:
Onde:
Q = fludo quente (Ciclopentanona) F= fludo frio (R-134a) E= entrada S= sada
De posse das informaes de vazo mssica, temperaturas de entrada e
sada, possvel determinar a quantidade de calor do fludo quente.
4.4 VAZO MSSICA DO FLUIDO REFRIGERENTE
Com base na taxa de calor e os dados do fludo refrigerante, possvel
determinar a vazo mssica necessria para a transferncia do calor do fluido a ser
refrigerado. Como a presso do fludo na entrada a mesma no decorrer do
trocador, a temperatura tambm a mesma. Assim, calcula-se a partir da diferena
da entalpia entre a entrada e sada no trocador de calor.
14
4.5 COEFICIENTE DE CONVECO EXTERNO
Primeiramente necessrio calcular a velocidade do fluido refrigerante no
trocador de calor:
Para a obteno dos coeficientes de conveco sero utilizadas correlaes
de Reynolds, Prandtl e Nusselt. O nmero de Reynolds definido atravs da
equao abaixo:
O nmero de Prandtl definido pela equao abaixo:
Para se obter o nmero de Nusselt pode-se utilizar o mtodo de Zukauskas-
Jacob que propem as seguintes correlaes para aplicao de conveco em
cilindros:
15
Entretanto para a determinao das constantes C e m, utilizamos os dados
constantes na figura 6 abaixo:
Figura 07: Coeficientes de Zukauskas-Jacob
Fluido Re C m
Gs ou lquido
0,4 4 0,989 0,330
4 40 0,911 0,385
40 4000 0,683 0,466
4000 40000 0,193 0,618
40000 400000 0,027 0,805
Gs 5000 100000 0,102 0,675
Fonte: Fundamento de transferncia de calor e massa Incropera, Frank P.
A partir dessa determinao, possvel determinar o coeficiente de troca
trmica externa conforme a equao 24.
16
Tambm possvel definir o coeficiente de conveco externa atravs do
mtodo de Churchill-Bernstein.
Os valores de conveco externa calculados apresentaram resultados
similares, porm para os demais clculos ser utilizado a conveco externa obtida
atravs do mtodo de Churchill-Bernstein por ser de maior confiabilidade e menor
erro de incerteza.
4.5.1 Demais dimetros de tubo
A partir das equaes definidas, podem-se calcular os parmetros para
clculo do coeficiente de conveco externo para os demais dimetros de tubo
propostos.
Nas figuras abaixo apresentado os resultados encontrados.
Figura 08: Parmetros para clculo do coeficiente de conveco externo
Fonte: Os autores
Dimetro Externo
(pol.)
Dimetro Externo
(m)
Dimeto Interno
(m)
Velocidade fluido
refrigerante (m/s)Reynolds Prandl
1 0,0264 0,02540 0,105 27364,778 3,497
1 1/8 0,02957 0,02857 0,107 26703,451 3,497
1 5/8 0,04247 0,04127 0,118 24312,428 3,497
17
Figura 09: Clculo do coeficiente de conveco externo
Fonte: Os autores
4.6 COEFICIENTE DE CONVECO INTERNO
Primeiramente necessrio calcular a velocidade do fluido quente no trocador
de calor, neste caso a ciclopentanona, e o nmero de Reynolds e de Prandtl.
Para o escoamento interno, aplicando as equaes 27 e 28 determinado o
numero de Nusselt conforme abaixo.
Dimetro Externo
(pol.)
Nusselt (Zukauskas-
Jacob)
Conveco externa (h)
(Zukauskas-Jacob)
(W/m.K)
Nusselt (Churchill-
Bernstein)
Conveco externa (h)
(Churchill-Bernstein)
(W/m.K)
1 161,803 175,393 159,315 172,696
1 1/8 159,375 180,364 157,113 177,804
1 5/8 150,398 207,338 148,999 205,410
18
Como o escoamento turbulento ( e o fludo est sendo resfriado,
calcula-se o nmero de Nusselt atravs da equao de Dittus-Boelter:
Assim, possvel determinar o coeficiente de conveco interna do tubo
conforme a equao abaixo:
4.6.1 Demais dimetros de tubo
A partir das equaes definidas, podem-se calcular os parmetros para
clculo do coeficiente de conveco interno para os demais dimetros de tubo
propostos.
Nas figuras abaixo apresentado os resultados encontrados.
Figura 10: Parmetros para clculo do coeficiente de conveco interno
Fonte: Os autores
Figura 11: Clculo do coeficiente de conveco interno
Fonte: Os autores
Dimetro Externo
(pol.)
Dimetro Externo
(m)
Dimetro Interno
(m)
Velocidade fluido
quente (m/s)Reynolds Prandl
1 0,02640 0,0254 0,208 9947,579 6,273
1 1/8 0,02957 0,02857 0,164 8843,840 6,273
1 5/8 0,04247 0,04127 0,078 6122,329 6,273
Dimetro Externo
(pol.)Nusselt
Conveco interna (h)
(W/m.K)
1 62,971 353,714
1 1/8 57,316 286,230
1 5/8 42,707 147,642
19
4.7 COEFICIENTE GLOBAL DE TROCA TRMICA
Pode-se definir que quantidade de calor trocado internamente entre o fludo
quente e o fludo frio est relacionada ao coeficiente global de troca trmica e com a
temperatura mdia logartmica entre os fluidos, como apresentado nas equaes
abaixo:
O trocador de calor pode ser de configurao co-corrente ou contra-corrente.
Porm, como a temperatura no fluido frio (refrigerante R-134a) constante em todo
o trocador de calor com presso de 500 kPA, os valores de e . Porm na
prtica, vamos considerar que este trocador de calor seja de configurao contra-
corrente devido a uma melhor eficincia na transferncia de calor, baseando-se em
experincias estudadas.
Figura 12: Configurao co-corrente
Fonte: Os autores
20
Figura 13: Configurao contra-corrente
Fonte: Os autores
Dessa forma pode-se calcular a mdia logartmica da variao de temperatura
e o coeficiente global de troca trmica.
No trocador de calor, a transferncia de calor ocorre entre os fluidos, atravs
das conveces interna e externa e pela conduo atravs da parede do tubo de
cobre. Assim, pode-se fazer uma relao entre as mesmas e determinar um nico
coeficiente de troca trmica, considerado como o coeficiente global de troca trmica.
Esse coeficiente est relacionado com as resistncias trmicas que esto
distribudas, conforme demonstrado na figura abaixo:
21
Figura 14: Esquemtica das resistncias trmicas
Fonte: Os autores
Para cada regio pode ser calculada uma resistncia trmica conforme
equaes abaixo:
Com isso, definimos o comprimento do trocador de calor com o somatrio das
resistncias trmicas conforme definido na equao abaixo:
22
Ou seja:
4.8 REA DE TROCA TRMICA
Com o comprimento do trocador de calor definido e com o dimetro da
tubulao, possvel determinar a rea total de troca trmica atravs da equao
abaixo:
4.8.1 Demais dimetros de tubo
A partir das equaes definidas, podem-se calcular o comprimento do
trocador de calor e a rea de troca trmica para os demais dimetros de tubo
propostos.
Na figura abaixo apresentado os resultados encontrados.
Figura 15: Clculo do comprimento do tubo e rea de troca trmica
Fonte: Os autores
Dimetro Externo
(pol.)
Comprimento do tubo (L)
(m)
rea de troca trmica (A)
(m)
1 50,710 4,207
1 1/8 47,925 4,453
1 5/8 42,750 5,707
23
4.9 TUBO COM CAMADA UNIFORME DE FULIGEM
Considerando que aps um determinado perodo de uso, tenha se formado
uma camada uniforme de fuligem ao longo de todo o tubo do trocador de calor,
ocupando 2% da rea de escoamento do fluido quente (ciclopentanona), calcula-se
novamente o coeficiente global de troca trmica, a taxa de calor trocado e a
temperatura final do fluido quente. As condies para o escoamento no caso se
mantm as mesmas.
Como 2% da rea foi ocupada pela fuligem, calcula-se a nova rea de troca
trmica e o novo dimetro do tubo.
Dessa forma, pode-se calcular o novo coeficiente de conveco interno.
24
Como o escoamento turbulento ( e o fludo est sendo resfriado,
calcula-se o nmero de Nusselt.
Assim, possvel determinar o coeficiente de conveco interno do tubo.
Com o comprimento do tubo descoberto e o novo coeficiente de conveco
interno, pode-se calcular o novo coeficiente global de troca trmica considerando um
coeficiente de fuligem de 0,0009 m.K/W, baseando em um material com alto fator
de fuligem, admitindo o coeficiente de conveco externo como constante, ou seja,
sem alteraes devido a fuligem no tubo.
A partir disso pode-se calcular a nova temperatura do fludo quente e a nova
taxa de calor trocado.
25
Porm, como o coeficiente de conveco externo varia de acordo com a taxa
de calor, bem como com a vazo mssica e a velocidade do fluido frio, pode-se
certificar os valores calculados para o coeficiente global de troca trmica, para a taxa
de calor trocado e para a temperatura final do fluido quente atravs do mtodo
interativo utilizando a ferramenta Excel, onde por meio de um determinado range de
temperaturas testadas se descobre o valor da temperatura final do fluido e os
clculos dos coeficientes necessrios.
4.9.1 Demais dimetros de tubo
A partir das equaes definidas, pode-se calcular o coeficiente global de troca
trmica, a taxa de calor trocado e a temperatura final do fluido quente para os
demais dimetros de tubos propostos.
Nas figuras abaixo apresentado os resultados encontrados.
Figura 16: Parmetros para clculo do coeficiente de conveco interno
Fonte: Os autores
Dimetro Externo
(pol.)
Dimetro
Interno (m)
Dimetro Interno com 2%
de fuligem (m)
Velocidade fluido
quente (m/s)Reynolds Prandl
1 0,02540 0,02514 0,212 10048,572 6,273
1 1/8 0,02857 0,02828 0,168 8933,627 6,273
1 5/8 0,04127 0,04085 0,080 6184,486 6,273
26
Figura 17: Clculo do coeficiente global, taxa de calor e temperatura de sada
Fonte: Os autores
Pode-se confirmar tambm os valores, devido a variao da conveco
externa em funo da taxa de calor, atravs do mtodo interativo.
Figura 18: Clculo do coeficiente global, taxa de calor e temperatura de sada Mtodo interativo
Fonte: Os autores
5 RESULTADOS
Foi escolhido o cobre para ser usado na tubulao, onde o fluido quente deve
escoar, por ter uma condutividade trmica alta facilitando assim a troca trmica. Para
o casco foi escolhido o ao por ter uma condutividade trmica baixa, isolando assim,
o sistema do meio externo, dificultando a troca trmica do fluido com o meio
ambiente.
Percebe-se nos grficos abaixo que o coeficiente de conveco externo
cresce conforme o dimetro da tubulao aumenta, j o coeficiente de conveco
interno diminui com aumento do dimetro do tubo de cobre.
Dimetro Externo
(pol.)Nusselt
Conveco interna (h)
(W/m.K)
Coeficiente
Global de troca
trmica (UA)
(W/K)
Taxa de Calor (q)
(W)
Temperatura
Final do fludo
quente (T S,Q)
(C)
1 63,482 360,204 436,182 10434,426 21,25
1 1/8 57,781 291,481 438,880 10449,096 21,16
1 5/8 43,053 150,351 448,775 10502,021 20,87
Dimetro Externo
(pol.)Nusselt
Conveco externa (h)
(W/m.K)
Coeficiente
Global de troca
trmica (UA)
(W/K)
Taxa de Calor (q)
(W)
Temperatura
Final do fludo
quente (T S,Q)
(C)
1 157,265 170,474 432,809 10416,2 21,35
1 1/8 157,314 175,693 435,990 10434,0 21,25
1 5/8 148,984 203,653 447,296 10494,4 20,91
27
Figura 19: Grfico - Conveco externa x dimetro do tubo
Fonte: Os autores
Figura 20: Grfico - Conveco interna x dimetro do tubo
Fonte: Os autores
Visualiza-se tambm que o comprimento do trocador de calor diminui a
medida que o dimetro do tubo aumenta, j que conseqentemente, a rea de troca
trmica no tubo tambm maior.
170
175
180
185
190
195
200
205
210
0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045
Co
efic
ien
te d
e co
nve
co
ex
tern
o (
W/m
.K
)
Dimetro do tubo (m)
0
100
200
300
400
0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045
Co
efic
ien
te d
e co
nve
co
in
tern
o (
W/m
.K
)
Dimetro do tubo (m)
28
Figura 21: Grfico Comprimento do trocador de calor x dimetro do tubo
Fonte: Os autores
42,000
43,000
44,000
45,000
46,000
47,000
48,000
49,000
50,000
51,000
52,000
0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045
Co
mp
rim
ento
do
tro
cad
or
de
calo
r (m
)
Dimetro do tubo (m)
29
6 CONCLUSO
Pode-se relacionar o conhecimento adquirido teoricamente na disciplina de
fenmenos de transporte II para a especificao de um trocador de calor. Utilizou-se
as equaes de Reynols, Prandtl, Nusselt, a correlao de Zukauskas-Jacob,
Churchill-Bernstein e Dittus-Boelter, bem como conhecimentos adquiridos
anteriormente na disciplina de fenmenos de transporte I, no caso do clculo da
composio de uma mistura.
A partir da anlise do trabalho proposto observa-se o grau de complexidade
para os clculos deste projeto, apresentando um elevado comprimento para o
trocador de calor.
Verifica-se que tal resultado foi obtido devido aos coeficientes de conveco
interno e externo. Quanto maior o dimetro do tubo de cobre, maior o coeficiente
de conveco externo e menor o coeficiente de conveco interno, e conseqente
menor ser o comprimento do trocador de calor, bem como sua rea de troca
trmica.
Como a formao da fuligem na rea de troca trmica do tubo, observa-se
que o coeficiente global de troca trmica diminui, bem como a taxa de calor trocado.
Dessa forma a temperatura de sada do fluido quente, neste caso a ciclopentanona,
maior considerando a temperatura de sada projetada anteriormente, o que afeta o
rendimento do trocador de calor.
Com o desenvolvimento deste trabalho pode-se validar os conhecimentos
adquiridos na disciplina, tendo uma base de uma aplicao real de fenmenos de
transporte na indstria.
30
REFERNCIAS
INCROPERA, Frank P.; DEWITT, David P. Fundamentos de Transferncia de Calor e de Massa. Rio de Janeiro : LTC, 2003. POLING, Bruce E.; PRAUSNITZ, John M.; OCONNELL, John P. The Properties of GASES AND LIQUIDS. Fifth Edition. New York: McGRAW-HILL, 2001. Ciclopentanona. Disponvel em: . Acesso em: 07 jun. 2015. Cyclopentanone. Disponvel em: . Acesso em: 07 jun. 2015. International Chemical Safety Cards. Cyclopentanone. Disponvel em: . Acesso em: 07 jun. 2015. IPCS INCHEM Home. Cyclopentanone. Disponvel em: . Acesso em: 07 jun.2015. Propriedades termofsicas dos fluidos. Disponvel em: . Acesso em: 25 maio 2015. Material Safety Data Sheet. Cyclopentanone, 99+%. Disponvel em: . Acesso em: 04 jun. 2015.
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