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MEMÓRIA DE CALCULO Nº:MC-5260.00-6320-941-TZB-003
CLIENTE: LUBRIFICANTES E DERIVADOS DO NORDESTE FOLHA: 1 de 20PROGRAMA: ADEQUAÇÃO LOGÍSTICA DA LUBNOR PARA PRODUÇÃO DE NH-400
ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM
LUBNOR
TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS DOS TANQUES F-230 E
TQ-44601 – PROJETO BÁSICO
CORPORATIVA
LUBNOR/EN
TSA - TECNOLOGIA DE SIST. DE AUTOMAÇÃO S/A - Contrato nº 1550.00811593.13.2T-TA-0762E-MC0103_Rev. 0
MICROSOFT WORD97-2003/MC-5260.00-6320-941-TZB-003_0.docRESP. TÉC: TATYANA BÁRBARA CREA 41.938/BA
ÍNDICE DE REVISÕES
REV. DESCRIÇÃO E/OU FOLHAS ATINGIDAS
0 EMISSÃO ORIGINAL.
REV. 0 REV. A REV. B REV. C REV. D REV. E REV. F REV. G REV. H
DATA 27/05/2013PROJETO TSAEXECUÇÃO TATYANAVERIFICAÇÃO EUDESAPROVAÇÃO DAVIDAS INFORMAÇÕES DESTE DOCUMENTO SÃO PROPRIEDADE DA PETROBRAS, SENDO PROIBIDA A UTILIZAÇÃO FORA DA SUA FINALIDADE.
FORMULÁRIO PERTENCENTE A PETROBRAS N-XXXX REV. X.
MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
0
ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 2 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
ÍNDICE
1 OBJETIVO 3
2 DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA 3
3 PREMISSAS E DADOS BÁSICOS 33.1Dados de processo 3
4 NOMENCLATURA 4
5 CÁLCULOS E RESULTADOS – TANQUE DE DNUP (F-230) 55.1Dados do tanque de DNUP 55.2Fundo do tanque 55.3Parede cilíndrica molhada 65.4Teto e parede não molhada 75.5Aquecimento do DNUP 75.6Perda de Calor total e Consumo de Vapor 85.7Comprimento da serpentina 85.8Verificação do tempo de aquecimento 11
6 CÁLCULOS E RESULTADOS – TANQUE DE NH-400 (TQ-44601) 116.1Dados do tanque de DNUP 116.2Fundo do tanque 126.3Parede cilíndrica molhada 126.4Teto e parede não molhada 136.5Aquecimento do NH-400 146.6Perda de Calor Total e Consumo de Vapor 146.7Comprimento da serpentina 156.8Verificação do tempo de aquecimento 17
7 CONCLUSÕES18
8 ANEXOS 19
MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
0
ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 3 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
1 OBJETIVO
Este documento tem por objetivo apresentar o dimensionamento do sistema de
aquecimento dos tanques de DNUP e NH-400 para manter os produtos armazenados
a uma temperatura ótima para bombeamento dentro do escopo do Projeto de
Adequação da Logística da LUBNOR para Produção de NH-400.
2 DOCUMENTOS DE REFERÊNCIA
[2.1] – WUITHIER, Pierre. El Petroleo – Refino y tratamiento quimico, Vol II. Tradução
por Gonzalez, M. A.; Arribas, G. A.; Rodriguez, A. H.; Domingues, J. M.; Arias,
A. P.; Arias, S. P. Madrid: Ediciones Cepsa S/A, 1973.
[2.2] – Memorial Descritivo – Adequação Logística da LUBNOR para Produção de NH-
400 – Projeto Conceitual.
[2.3] – KERN, Donald Q. Procesos de transferencia de calor. Tradução por Ambrossi
N. M. Cidade do México: Cecsa, 1999.
[2.4] – CRANE. Flujo de fluidos en valvulas, accesorios y tuberías. Tradução por
Valfisa S/A. Guadalajara: McGraw-Hill, 1977.
[2.5] – DE-5260-6313-510-KFC-022_Rev. A – Tanque de Armazenamento OAF: F-230
– Conjunto Geral.
[2.6] – F81/81-00 – Rev. 4 – Apresentação TQ-4601 e TQ-4602.
3 PREMISSAS E DADOS BÁSICOS
3.1 Dados de processo
Condutividade do solo S = 0,45 kcal / m.h.°C (*)Condutividade do isolamento C = 0,054 kcal/m.h.°C(**)Temperatura ambiente TA = 27,6 °CTemperatura do solo TS = 27,6 °CVapor disponível PV = 10 kgf/cm²g (saturado)Entalpia de vaporização (@9,8barg) v = 478,6 kcal/kgVelocidade do vento VV = 28,8 km/hTemperatura do vapor TV = 183 °C
(*) – Dados obtidos da referencia. [2.2];(**) – Adotado isolamento de silicato de cálcio.
Foi considerado que o DNUP e o NH-400 possuem as mesmas propriedades, como é indicado nos cálculo que constam no anexo da ref. [2.2].
MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 4 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
4 NOMENCLATURA
HL Altura do líquido [m];
H
Aserp
Altura do tanque [m];
Área da serpentina [m²];
Ar Área de troca térmica total equivalente [m²];
Af Área do fundo do tanque [m²];
AT Área do teto e parede não molhada [m²];
AP Área lateral molhada do tanque [m²];
QS Calor cedido ao solo [kcal/h];
QP Calor cedido pela parede [kcal/h];
QT
c
Calor cedido pelo teto e parede não molhada [kcal/h];
Calor específico do produto [kcal/kg.ºC];
Q Calor trocado entre serpentina e líquido [kcal/hr];
β Coeficiente de expansão [ºC-1];
ha Coeficiente de transferência de calor externo por
convecção natural e radiação [kcal/h.m².ºC];
hl Coeficiente de transferência de calor por convecção
[kcal/h.m².°C];
h’l Coeficiente de transferência de calor por convecção entre a
fase líquida e a gasosa [kcal/h.m².ºC];
hg Coeficiente de transferência de calor por convecção natural
[kcal/h/m².ºC];
Up Coeficiente de transferência global da parede
[kcal/h.m².°C];
Uf Coeficiente de transferência global do solo [kcal / h.m².°C];
Ut Coeficiente de transferência global pelo teto [kcal/h.m².°C];
Us Coeficiente global de troca térmica da serpentina
[kcal/h.m2.°C];
Ls Comprimento da serpentina [m];
S Condutividade do solo [kcal/m.h.ºC];
p Condutividade térmica do aço [kcal/h.m.ºC];
c Condutividade térmica do isolamento [kcal/h.m.ºC];
g Condutividade térmica da fase gasosa [kcal/h.m.ºC];
d0 Diâmetro externo da serpentina [m];
D Diâmetro do tanque [m];
TT Diferença de temperatura entre a fase gasosa e o ar [°C];
TP Diferença de temperatura entre o líquido e o ar [°C];
TSDiferença de temperatura entre o líquido e o solo [°C];
v Entalpia de vaporização do vapor [kcal/kg];
MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 5 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
ep Espessura da chapa da parede [m];
ec Espessura de isolamento [m]
RS
M
Fator de incrustação [h.m².°C / kcal];
Massa de produto armazenada no tanque [kg];
Gr Número de Grashof;
Pr Número de Prandtl;
Somatório das condutividades dos materiais entre o líquido
e o solo [kcal/h.m.°C] (*);
e Somatório das espessuras dos materiais entre o líquido
no fundo do tanque e o solo [m] (*);
TP Temperatura da parede do tanque [°C];
TC Temperatura da parede do tanque exterior ao isolamento
[°C];
Tv
t
Temperatura do vapor [°C];
Tempo de aquecimento [h];
Vazão de vapor [kg/h];
Viscosidade cinemática do líquido [cSt];
(*) Parâmetro desprezado, pois o próprio solo atua como isolante, devido à sua baixa
condutividade térmica.
5 CÁLCULOS E RESULTADOS – TANQUE DE DNUP (F-230)
5.1 Dados do tanque de DNUP
Viscosidade cinemática ~ 40,6 cSt @ 90 º C
Diâmetro D = 12,8 m
Altura do tanque H = 12,48 m
Altura do líquido HL = 11,48 m
Temperatura do líquido TL = 90 °C
Notas:
Considerado isolamento de 51mm de silicato de cálcio (apenas no costado).
5.2 Fundo do tanque
Coeficiente de transmissão global é:
(Ref. [2.1], pág. 1427)
MEMÓRIA DE CALCULONº
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 6 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Adotado um fator de incrustação (Rs), nulo para esta avaliação por ser mais
conservativo.
Cálculo de hl :
Considerando apenas a resistência externa do solo e resolvendo a equação para TP .
TP = 81,4 °C
De posse da temperatura da parede, pode-se calcular o hl, chegando a um valor de
44,7 kcal/m2.h.°C.
Como todos os termos da equação do coeficiente global são conhecidos, calcula-se o
coeficiente global de transferência de calor para o solo (Uf), que tem o valor de 0,140
kcal/h.m².°C.
Utilizando a relação chega-se ao valor de 1125,6 kcal/h cedido ao
solo.
5.3 Parede cilíndrica molhada
Coeficiente de transmissão global:
(Ref. [2.1], pág. 1427)
Adotado um fator de incrustação (Rs), nulo para esta avaliação por ser mais
conservativo.
hl e ha dependem da temperatura da parede e da temperatura da parede exterior ao
isolamento respectivamente.
Resolvendo a equação abaixo encontra-se os valores de TP e TC.
Onde ha = f(TC, TA, Vv) e pode ser obtido na referência [2.1], fig. V.10.10.
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 7 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Para ha = 44 kcal/h.m2.ºC chega-se aos valores de 87,8 °C para a temperatura da
parede e 29,0 °C para a temperatura exterior.
Calculando
Com todos os termos da equação do coeficiente global conhecidos, pode-se calcular o
coeficiente global de transferência de calor pela parede (Up), que tem o valor de 1,00
kcal/h.m².°C
Utilizando a relação chega-se ao valor de 28.724 kcal/h cedido ao
ambiente pelo costado.
5.4 Teto e parede não molhada
Coeficiente de transmissão global pelo teto e parede não molhada:
(Ref. [2.1], pág. 1428)
Desconsiderou-se o isolamento no costado para esta avaliação (por ser mais
conservativo).
Para: ha = 44 kcal/h.m².°C, , = 50,4 kcal/h.m².ºC,
, (Ref. [2.1] p. 1428), além de H-HL = 1,0 m, o coeficiente global de transferência de calor pelo teto e parede não molhada (U t) tem o valor de 0,0249 kcal/h.m².ºC.
A perda de calor é calculada a partir da relação
Efetuando-se este cálculo chega-se ao valor, para a perda de calor cedida pelo teto e parede não molhada, de 186,8 kcal/h.
5.5 Aquecimento do DNUP
Considerando que o DNUP deverá ser aquecido de 30 ºC para 90 ºC. A serpentina
deverá ceder calor suficiente para que o DNUP atinja a temperatura de 90 °C em um
tempo de aquecimento estimado de 168 h (7 dias), conforme ref[2.2].
A quantidade de calor requerida é calculada a partir da equação abaixo:
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 8 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Onde:
Calor cedido ao DNUP, kcal/h
Temperatura final do DNUP no tanque 90ºC;
Massa específica do DNUP 928,3 kg/m³ Ref. [2.2];
c Calor específico do DNUP 0,45 kcal/kg.°C Ref. [2.2];
Volume útil do tanque 1477 m³
Temperatura inicial do DNUP 30ºC
Tempo de aquecimento do tanque 168h
Efetuando-se este cálculo chega-se ao valor, para a perda de calor cedida à corrente de
retorno, de 220.295 kcal/h.
5.6 Perda de Calor total e Consumo de Vapor
A soma de todas as perdas de calor no tanque será igual ao calor que a serpentina
deverá repor.
Consumo de vapor pelo tanque:
5.7 Comprimento da serpentina
Comprimento da serpentina:
(Ref. [2.1], pág. 1429).
Onde: Q Calor trocado entre serpentina e líquido [kcal/hr];
Vazão de vapor [kg/h];
v Entalpia de vaporização do vapor [kcal/kg];
Us Coeficiente global de troca térmica da serpentina [kcal/h.m2.°C];
d0 Diâmetro externo da serpentina [m];
Ls Comprimento da serpentina [m];
Tv Temperatura do vapor [°C];
Ar Área de troca térmica total equivalente [m²];
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 9 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Coeficiente global de troca térmica da serpentina:
(Ref. [2.1], pág. 1429),
(Ref. [2.1], pág. 1429).
Grashof: ,
Prandtl: .
Onde:
d Diâmetro externo da serpentina 0,0483 m (1 ½ pol.);
Massa específica do DNUP 928,3 kg/m³ Ref.
[2.2];
g Aceleração da gravidade 9,81 m/s²;
Coeficiente de expansão do DNUP 0,00071 °C-1 (*);
μ Viscosidade dinâmica do DNUP 0,038 kg/m.s Ref. [2.2] (**);
c Calor específico do DNUP 0,45 kcal/kg.°C Ref. [2.2];
k Condutividade térmica do DNUP 0,11 kcal/m.h.°C Ref. [2.2];
hio Coeficiente de película 7500 kcal/m2.h.°C Ref. [2.1];
(*) Conforme e-mail enviado à Petrobras em 22/05/2013, ver anexo.
(**) Obtido através de interpolação de dados presentes nas ref. [2.2].
Desenvolvendo:
-
-
Portanto
Sabendo que
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 10 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Tem-se
Calculando o comprimento através da equação de transferência de calor:
Aserp = .do.Lmax = 41,3 m2 (requerido).
Análise da viabilidade de instalação da serpentina no tanque de DNUP:
Considerando d = 12,8 m, a distância “a” vale 9,05 m.
Considerando o arranjo acima com o diâmetro externo do tubo do=48,3 mm pode-se
considerar que cada “passe” ocupa 3.do ou 0,1449 m.
Então, no quadrado circunscrito poderão ser utilizados a/3.do passes ou 62 passes.
Cada passe terá o comprimento de “a”, ou seja, 9,05 m totalizando para 62 passes um
comprimento de 561 m (área total disponível = 561 x π x 0,0483 = 85,1 m²).
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 11 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Como a área disponível é maior que a área calculada, é viável a instalação da
serpentina conforme o arranjo sugerido.
5.8 Verificação do tempo de aquecimento
Considerando a instalação de uma serpentina cuja área é igual 85,1 m², calcula-se o
tempo de aquecimento conforme equação abaixo:
Área de troca térmica total equivalente
(ref. [2.1], pag. 1428)
Tempo de aquecimento
(ref. [2.1], pag. 1430)
Portanto a instalação de uma serpentina de 85,1 m² (área disponível de acordo com o
arranjo sugerido) atende ao tempo de aquecimento que é de 168 h.
Nota: Refazendo os cálculos para a área mínima requerida (41,3 m²), o cálculo do
tempo de aquecimento resulta em 270,4 h. Como esse tempo é superior ao tempo
estabelecido para o aquecimento, fica inviabilizada a instalação de uma serpentina
com esta área.
6 CÁLCULOS E RESULTADOS – TANQUE DE NH-400 (TQ-44601)
6.1 Dados do tanque de NH-400
Viscosidade cinemática ~ 80,0 cSt @ 70 º C
Diâmetro D = 21,7 m
Altura do tanque H = 14,63 m
Altura do líquido HL = 13,63 m
Temperatura do líquido TL = 70 °C
MEMÓRIA DE CALCULONº
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 12 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Notas:
Considerado isolamento de 51 mm de silicato de cálcio (apenas no costado).
A altura do líquido adotada, HL, foi encontrada partindo-se da premissa de que o nível
máximo do líquido encontra-se a 1 m da altura do tanque. Esta premissa deverá ser
confirmada no detalhamento.
6.2 Fundo do tanque
Coeficiente de transmissão global é:
(Ref. [2.1], pág. 1427)
Adotado um fator de incrustação (Rs), nulo para esta avaliação por ser mais
conservativo.
Cálculo de hl:
Considerando apenas a resistência externa do solo e resolvendo a equação para TP .
TP = 59,75 °C
De posse da temperatura da parede, pode-se calcular o hl, chegando a um valor de
37,8 kcal/m2.h.°C.
Como todos os termos da equação do coeficiente global são conhecidos, calcula-se o
coeficiente global de transferência de calor para o solo (Uf), que tem o valor de 0,083
kcal/h.m².°C.
Utilizando a relação chega-se ao valor de 1298,7 kcal/h cedido ao
solo.
6.3 Parede cilíndrica molhada
Coeficiente de transmissão global:
(Ref. [2.1], pág. 1427)
MEMÓRIA DE CALCULONº
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 13 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Adotado um fator de incrustação (Rs), nulo para esta avaliação por ser mais
conservativo.
hl e ha dependem da temperatura da parede e da temperatura da parede exterior ao
isolamento respectivamente.
Resolvendo a equação abaixo encontra-se os valores de TP e TC.
Onde ha = f(TC, TA, Vv) e pode ser obtido na referência [2.1], fig. V.10.10.
Para ha = 42,5 kcal/h.m2.ºC chega-se aos valores de 68,1 °C para a temperatura da
parede e 28,6 °C para a temperatura exterior.
Calculando
Com todos os termos da equação do coeficiente global conhecidos, pode-se calcular o
coeficiente global de transferência de calor pela parede (Up), que tem o valor de 0,99
kcal/h.m².°C
Utilizando a relação chega-se ao valor de 38.874 kcal/h cedido ao
ambiente pelo costado.
6.4 Teto e parede não molhada
Coeficiente de transmissão global pelo teto e parede não molhada:
(Ref. [2.1], pág. 1428)
Desconsiderou-se o isolamento no costado para esta avaliação (por ser mais
conservativo).
Para: ha = 42,5 kcal/h.m².°C, , = 39,2
kcal/h.m².ºC, , (Ref. [2.1] p. 1428), além de H-HL = 1,0 m, o coeficiente global de transferência de calor pelo teto e parede não molhada (Ut) tem o valor de 0,0249 kcal/h.m².ºC.
MEMÓRIA DE CALCULONº
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ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 14 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
A perda de calor é calculada a partir da relação
Efetuando-se este cálculo chega-se ao valor, para a perda de calor cedida pelo teto e parede não molhada, de 310,1 kcal/h.
6.5 Aquecimento do NH-400
Considerando que o NH-400 deverá ser aquecido de 30 ºC para 70 ºC. A serpentina
deverá ceder calor suficiente para que o NH-400 atinja a temperatura de 70 °C em um
tempo de aquecimento estimado de 168 h (7 dias), conforme ref[2.2].
A quantidade de calor requerida é calculada a partir da equação abaixo:
Onde:
Calor cedido ao NH-400, kcal/h
Temperatura final do NH-400 no tanque 70ºC;
Massa específica do NH-400 928,3 kg/m³ Ref. [2.2];
c Calor específico do NH-400 0,45 kcal/kg.°C Ref. [2.2];
Volume útil do tanque 5047,4 m³
Temperatura inicial do NH-400 30 ºC
Tempo de aquecimento do tanque 168 h
Efetuando-se este cálculo chega-se ao valor, para a perda de calor cedida à corrente de
retorno, de 502.015 kcal/h.
6.6 Perda de Calor Total e Consumo de Vapor
A soma de todas as perdas de calor no tanque será igual ao calor que a serpentina
deverá repor.
Consumo de vapor pelo tanque:
MEMÓRIA DE CALCULONº
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0
ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 15 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
6.7 Comprimento da serpentina
Comprimento da serpentina:
(Ref. [2.1], pág. 1429).
Onde: Q Calor trocado entre serpentina e líquido [kcal/hr];
Vazão de vapor [kg/h];
v Entalpia de vaporização do vapor [kcal/kg];
Us Coeficiente global de troca térmica da serpentina [kcal/h.m2.°C];
d0 Diâmetro externo da serpentina [m];
Ls Comprimento da serpentina [m];
Tv Temperatura do vapor [°C];
Ar Área de troca térmica total equivalente [m²];
Coeficiente global de troca térmica da serpentina:
(Ref. [2.1], pág. 1429),
(Ref. [2.1], pág. 1429).
Grashof: ,
Prandtl: .
Onde:
d Diâmetro externo da serpentina 0,0483 m (1 ½ pol.);
Massa específica do NH-400 928,3 kg/m³ Ref.
[2.2];
g Aceleração da gravidade 9,81 m/s²;
Coeficiente de expansão do NH-400 0,00071 °C-1 (*);
μ Viscosidade dinâmica do NH-400 0,074 kg/m.s Ref. [2.2] (**);
c Calor específico do NH-400 0,45 kcal/kg.°C Ref. [2.2];
k Condutividade térmica do NH-400 0,11 kcal/m.h.°C Ref. [2.2];
hio Coeficiente de película 7500 kcal/m2.h.°C Ref. [2.1];
(*) Conforme e-mail enviado à Petrobras em 22/05/2013, ver anexo.
(**) Obtido através de interpolação de dados presentes nas ref. [2].
MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
0
ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 16 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Desenvolvendo:
-
-
Portanto
Sabendo que
Tem-se
Calculando o comprimento através da equação de transferência de calor:
Aserp = .do.Lmax = 81,8 m2 (requerido).
Análise da viabilidade de instalação da serpentina no tanque de NH-400:
MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
0
ÁREA: TRANSFERÊNCIA E ESTOCAGEM FOLHA 17 de 20TÍTULO: MEMÓRIA DE CÁLCULO DAS SERPENTINAS
DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
Considerando d = 21,7 m, a distância “a” vale 15,35 m.
Considerando o arranjo acima com o diâmetro externo do tubo do=48,3 mm pode-se
considerar que cada “passe” ocupa 3.do ou 0,1449 m.
Então, no quadrado circunscrito poderão ser utilizados a/3.do passes ou 105 passes.
Cada passe terá o comprimento de “a”, ou seja, 15,35 m totalizando para 105 passes
um comprimento de 1612 m (área total disponível = 1612 x π x 0,0483 = 244,6 m²).
Como a área disponível é maior que a área calculada, é viável a instalação da
serpentina conforme o arranjo sugerido.
6.8 Verificação do tempo de aquecimento
Considerando a instalação de uma serpentina cuja área é igual 244,6 m², calcula-se o
tempo de aquecimento conforme equação abaixo:
Área de troca térmica total equivalente
(ref. [2.1], pag. 1428)
Tempo de aquecimento
(ref. [2.1], pag. 1430)
Portanto a instalação de uma serpentina de 244,6 m² (área disponível de acordo com
o arranjo sugerido) atende ao tempo de aquecimento que é de 168 h.
Nota: Refazendo os cálculos para a área mínima requerida (81,8 m²), o cálculo do
tempo de aquecimento resulta em 403 h. Como esse tempo é superior ao tempo
estabelecido para o aquecimento, fica inviabilizada a instalação de uma serpentina
com esta área.
MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
0
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DOS TANQUES F-230 E TQ-44601 PROJETO BÁSICO
7 CONCLUSÕES
O resumo dos cálculos efetuados encontra-se na tabela a seguir:
Tanque de
DNUP
Tanque de
NH-400
Calor total perdido [kcal/h] 250.332 542.498
Vazão total req. de vapor [kg/h] 523 (*) 1134 (**)
Vazão req. de vapor para aquecimento [kg/h] 460 1049
Área req. da serpentina [m2] 41,3 81,8
Área adotada da serpentina [m²] 85,1 244,6
Dn /Comprimento da serpentina [m] 1 ½” / 561 1 ½” / 1612
Os cálculos presente nesta memória são preliminares e deverão ser confirmados no detalhamento, assim como as premissas aqui adotadas e o arranjo sugerido das serpentinas.
(*) A área adotada para a serpentina permite um consumo máximo de vapor de 1080
kg/h para o tanque de DNUP.
(**) A área adotada para a serpentina permite um consumo máximo de vapor de 3390
kg/h para o tanque de NH-400.
8 ANEXOS
MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
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MEMÓRIA DE CALCULONº
MC-5260.00-6320-941-TZB-003REV.
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