Trocadores de Calor (2)

TROCADORES DE CALOR

INTRODUÇÃOUm trocador de calor é um equipamento onde ocorre

uma troca térmica entre dois fluidos, normalmente separados por uma parede. Um dos fluidos circula no interior dos tubos e o outro fluido escoa no lado externo. No presente trabalho, serão apresentadas algumas considerações a respeito das condições de processo nesse trocador de calor.

Os trocadores de calor desempenham papel importante nas diversas áreas do conhecimento, pesquisa científica e aplicações tecnológicas. São utilizados no aquecimento e resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, dispositivos de conforto ambiental e conservação de alimentos, na produção de energia, na recuperação de calor e no processo químico nas mais diversas indústrias como indústrias alimentícias, plantas químicas, plantas petroquímicas, refinaria de petróleo, entre outros.

DUPLO TUBOO trocador duplo tubo é

composto por dois tubos concêntricos, geralmente com trechos retos e com conexões apropriadas nas extremidades de cada tubo para dirigir os fluidos de uma seção reta para outra. Este conjunto em forma de U é denominado grampo, o que permite conectar vários tubos em série. Neste tipo de trocador, um fluido escoa pelo tubo interno e outro, pelo espaço anular, a troca de calor ocorre através da parede do tubo interno.

CASCO E TUBOO trocador de calor casco e tubo é

composto por um casco cilíndrico, contendo um conjunto de tubos, colocados paralelamente ao eixo longitudinal do casco. Os tubos são presos, em suas extremidades a placas perfuradas denominadas espelhos e a cada furo corresponde a um tubo do feixe. Os espelhos são presos de alguma forma ao casco.

PLACASO trocador de placas consiste de

um suporte, onde placas independentes de metal, sustentadas por barras, são presas por compressão, entre uma extremidade móvel e outra fixa. Entre placas adjacentes formam-se canais por onde os fluidos escoam.

COMPACTOSOs trocadores de calor compactos são usados, tipicamente, quando se deseja ter uma grande área de transferência de calor por unidade de volume e pelo menos um dos fluidos é um gás. Um bom exemplo é o radiador do sistema de refrigeração dos motores automotivos. Existem muitas configurações diferentes de tubos e de placas, cujas diferenças se devem principalmente ao modelo e à disposição das aletas.

FUNCIONAMENTO DO TROCADOR DE CALOR

DUPLO TUBONo trocador de duplo tubo os fluidos podem operar em contracorrente ou em paralelo.

Em contracorrente, os dois fluidos percorrem o trocador em sentidos contrários, enquanto em paralelo percorrem no mesmo sentido.

FUNCIONAMENTO DO TROCADOR DE CALOR

CASCO E TUBONo trocador de calor caso e tubo, um dos fluidos escoará pelo interior dos tubos (fluido do lado tubo) e outro por fora dos tubos (fluido do lado casco). O fluido do lado tubo entrara no trocador de calor através de um bocal (8), indo para o carretel (5), onde terá acesso ao interior dos tubos passando pelos orifícios dos espelhos (3). Esse fluido percorrerá o trocador e sairá pelo bocal (8) do carretel (5) existente na outra extremidade do equipamento. O fluido do lado casco ingressará no trocador através de um dos bocais (9) localizados no casco, será direcionado pelas chicanas (4) para cruzar o feixe de tubos (2) várias vezes ao longo de seu comprimento, saindo pelo outro bocal (9) localizado na outra extremidade.

FUNCIONAMENTO DO TROCADOR DE CALOR

PLACAS

O funcionamento deste trocador se dá através de cada placa, de um lado tem-se o fluido frio e do outro, o quente. O fluido quente (vermelho) passa por um lado da placa, fornecendo calor que, por condução, é transferido para o fluido a ser aquecido (azul).  

APLICAÇÕES

PARA QUE SÃO UTILIZADOS?

•Aquecimento e resfriamento de ambientes;•Condicionamento de ar;•Produção de energia;•Na recuperação de calor;•Processo químico;•Dispositivos de conforto ambiental e conservação de alimentos;•Produção de bebidas destiladas;•Comercialização de bebidas.

ONDE SÃO ENCONTRADOS OS TROCADORES DE CALOR?

•Indústrias alimentícias;•Plantas químicas;•Plantas petroquímicas;•Refinaria de petróleo;•Processamento de gás natural;•Tratamento de águas residuais;•Usinas de geração de energia;•Outras.

DE QUE FORMA SÃO ENCONTRADOS?

•Torres de refrigeração;•Caldeiras;•Condensadores;•Evaporadores;•Leito fluidizado;•Recuperadores;

•Condicionadores de ar;•Aquecedores de água domésticos;•Alambiques;•Frigoríficos; •Choperias;•radiadores industriais.

INDÚSTRIA DE GERAÇÃO DE ENERGIA:• Caldeiras convencionais (queimando carvão, óleo e gás) e Caldeiras de circulação de leito fluidificado (queimando combustível fóssil ou biomassa):• Trocadores de calor rotativos (pré-aquecedores de ar);• Ventiladores de refrigeração para grandes torres de resfriamento ou sistemas de refrigeração integrados;

INDÚSTRIA DE PETRÓLEO E GÁS:

•Turbocompressores (sopradores) e ventiladores para processos de recuperação de enxofre.•Pré-aquecedores de ar integrados para a recuperação de calor de caldeiras.•Ventiladores de refrigeração para torres de refrigeração de tiragem mecânica, trocadores de calor e condensadores refrigerados a ar, para utilização em compressão e outros processos da planta.

INDÚSTRIA DE CIMENTO:

•Ventiladores para processos críticos, principalmente centrífugos, para exaustão do pré-aquecedor, tiragem induzida do forno, exaustão final, tiragem forçada do resfriador e exaustão do moinho de cimento.•Ventiladores centrífugos e axiais associados.•Sopradores rotativos de deslocamento positivo (RPD) para os sistemas de transportadores de cimento.

INDÚSTRIA DO AÇÚCAR:

•Ventiladores - o bagaço rejeitado do refino da cana é queimado nas caldeiras para produzir energia e calor. É um material difícil de queimar e representa desafios para os ventiladores por causa de incrustações e corrosão. •Turbinas a gás CHP (calor e potência combinados) e quando a pressão de suprimento do gás combustível é inadequada, deve-se empregar compressores de gás.•Ventiladores centrífugos e axiais para caldeiras.

INDÚSTRIA NUCLEAR: • Trocadores de calor a placa freqüentemente

substituem os trocadores de calor de casco-e-tubo, uma vez que eles são mais eficientes e exigem muito menos espaço. • Circuladores de CO2, ou sopradores imersos, que

alimentam a transferência de calor dos Reatores Avançados Refrigerados a Gás (AGRs).• Ventiladores centrífugos e axiais usados na

refrigeração e em outros sistemas auxiliares.• Reatores refrigerados a água mais comuns, usa-

se ventiladores associados com os diversos sistemas de segurança e a refrigeração do prédio do reator e os compressores alternativos do tipo diafragma para a recuperação de vazamento de gás radioativo.

INDÚSTRIA DE ALIMENTOS E BEBIDAS:

•Ventiladores para instalações de caldeiras em destilarias, cervejarias e de processamento de alimentos. Ventiladores que suprem o ar para a germinação e secagem de maltes.

•Ventiladores de processo para aquecimento, recirculação de ar quente, secagem, refrigeração e ventilação de moinhos de trigo, padarias, produção de cereais e chocolate e muitos outros processos de alimentos.

CONCLUSÃO• Trocador de calor é o dispositivo usado para realizar o

processo da troca térmica entre dois fluidos em diferentes

temperaturas. Este processo é comum em muitas aplicações

da Engenharia. Podemos utilizá-los no aquecimento e

resfriamento de ambientes, no condicionamento de ar, na

produção de energia, na recuperação de calor e no processo

químico. Em virtude das muitas aplicações importantes, a

pesquisa e o desenvolvimento dos trocadores de calor têm

uma longa história, mas ainda hoje busca-se aperfeiçoar o

projeto e o desempenho de trocadores, baseada na crescente

preocupação pela conservação de energia.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS• Trocadores de Calor. Disponível em:

<http://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/5817066/318/Trocadores.pdf>. Acesso em agosto de 2013.• ARAGÃO, Ciro Travassos de. Trocadores de Calor.

Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAABNEsAJ/trocadores-calor?part=4>. Acesso em agosto de 2013.• INCROPERA, Frank P. DEWITT, David P. BERGMAN,

Theodore L. LAVIN, Adrienne S. Fundamentos de Transferência de Calor e Massa. Editora LTC. 6ª edição.• Trocadores de Calor. Universidade Federal de Minas

Gerais. Disponível em: < http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema003/trocador/index.htm>. Acesso em agosto de 2013.• Condições de Processo num Trocador de Calor.

TRIPOD. Disponível em: < http://collatio.tripod.com/regeq/condies.htm>. Acesso em agosto de 2013.• Costa Araújo, E. C. Trocadores de Calor – Série Apontamentos. Editora UFSCar; 2002.• Trocador de calor compacto. Blog da química.

Disponível em: < http://quimicosdasatc.blogspot.com.br/2010/03/trocador-de-calor-compacto.html> Acesso em agosto de 2013.