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TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM UM TROCADOR DE CALOR DUPLO TUBO Alunos: Andreza Sabel Daniela de Moura Miguel Junior Scolaro. 7º semestre – Engenharia Química. Disciplina: Laboratório de Eng. Química II. Professora: Marcela Kotsuka da Silva.

Trocador de Calor

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trocador de calor

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TRANSFERNCIA DE CALOREM UM TROCADOR DE CALORDUPLO TUBOAlunos: Andreza Sabel Daniela de Moura Miguel Junior Scolaro.

7 semestre Engenharia Qumica.Disciplina: Laboratrio de Eng. Qumica II.Professora: Marcela Kotsuka da Silva.

IntroduoA operao de troca trmica efetuada em equipamentos denominados genericamente de trocadores de calor. So dispositivos que efetuam a troca trmica entre dois fluidos, usualmente separada por uma parede slida, atravs dos mecanismos de conduo e conveco.

ObjetivosConhecer o princpio de funcionamento de um trocador de calor duplo tubo;Determinar experimentalmente o coeficiente global de transferncia de calor com diferentes vazes de gua e configuraes de fluxo.

Fundamentao tericaO trocador duplo tubo composto por dois tubos concntricos, geralmente com trechos retos e com conexes apropriadas nas extremidades de cada tubo para dirigir os fluidos de uma seo reta para outra. Este conjunto em forma de U denominado grampo, o que permite conectar vrios tubos em srie. Neste tipo de trocador, um fluido escoa pelo tubo interno e outro, pelo espao anular, a troca de calor ocorre atravs da parede do tubo interno.

Figura 1. Trocador duplo tubo.Fonte: Incropera, 2007.

Fundamentao tericaAdmitindo que no h mudana de fase e que Cp constante:

Como a temperatura varia com a posio no trocador de calor, necessrio uma mdia apropriada de diferenas de temperaturas:

Fundamentao tericaPodemos escrever a transferncia de calor atravs da rea dA:

Onde T a diferena de temperatura local entre os fludos quente e frio.

Substituindo as equaes, obtemos :

Fundamentao tericaIntegrando ao longo do trocador de calor:

Obtemos a equao:

Substituindo:

Fundamentao tericaReconhecendo que, no trocador de calor com escoamento paralelo, chegamos na equao:

A diferena de temperaturas mdia apropriada uma mdia logartmica das diferenas de temperatura.

Fundamentao tericaOnde:

Contracorrente

Corrente

Materiais e Mtodosmateriais gua; Aquecedor eltrico (resistncia); Isolantes trmicos; Rotmetros;Sistema de medio de temperatura (CLP);Termopares;Trocador de calor duplo tubo; Vlvulas de controle de vazo;

Materiais e MtodosMtodosVerificar se o sistema est ligado rede eltrica;Abrir o registro de gua;Deixar por uns 15 minutos para que o sistema entre em equilbrio e retirar possveis bolhas na tubulao;Ajustar em 3 vazes a corrente fria e 2 vazes a corrente quente;Realizar as leituras das temperaturas dos fluidos no CLP para as configuraes concorrente e contracorrente.

Tabela 1. DadosDimetro interno (m)0,015Comprimento (m)1,4rea (m2)0,06594Cp gua (kcal/KgC)1 gua(Kg/m3)1000

Resultados e DiscussoDados

Resultados e Discussocontracorrente Tabela 2. Temperaturas obtidas na situao de contracorrenteQf (L/h)Qq (L/h)Tfe CTfs CTqs CTqe C10010030,8642,775564,1610020030,7639,5947,6851,820020030,8337,3346,7952,0130020031,0436,5646,2752,22

Resultados e Discussocontracorrente

Tabela 3. Diferena entre as temperaturas na situao de contracorrenteT1T2Tml21,3924,1422,737289812,2116,9214,4371769514,6815,9615,3110837515,6615,2315,44400232

Resultados e Discussocontracorrente Tabela 4. Resultados para U quente e frio na situao de contracorrente q(quente) Wq(frio) WU(quente) (W/mC)U(frio) (W/mC)1065,3640381385,206710,5757675923,9036453958,36240991026,9831006,6964771078,7778991214,2358691511,981202,6747221497,5834661384,0428011926,0291359,0665371891,272425

Resultados e Discussoconcorrente Tabela 5. Temperaturas obtidas na situao de concorrenteQf (L/h)Qq (L/h)Tfs CTfe CTqs CTqe C10010047,833,3363,7990,7210020037,0533,1546,7950,6420020034,9833,2745,4849,7530020034,1833,3344,8449,66

Resultados e Discussoconcorrente Tabela 6. Diferena entre as temperaturas na situao de concorrenteT1T2Tml57,3915,9932,3967352317,499,7413,2390785816,4810,513,2661222416,3310,6613,2940845

Resultados e Discussoconcorrente Tabela 7. Resultados de q e U quente e frioq(quente) Wq(frio) WU(quente) (W/mC)U(frio) (W/mC)3132,123751682,9495231466,184835787,8089329895,5571063453,5938591025,856422519,5896165993,2542452397,76692251135,448635454,71127991121,190975296,58060011279,004921338,3259905

Resultados e Discusso Tabela 8. Resultados U mdio para contracorrente e concorrenteContracorrenteConcorrenteU (mdia)Qf (L/h)Qq (L/h)U (mdia)Qf (L/h)Qq (L/h)817,23971001001126,9971001001042,737100200772,7231002001350,129200200795,082002001625,169300200808,6655300200

Resultados e Discusso

Resultados e Discusso

Fontes de ErrosSujeira na tubulao e rotmetro;Vazamentos;Oscilao da temperatura;Mau isolamento.

ConclusoA transferncia de calor nada menos que a energia trmica em constante movimentao. Para que ocorra transferncia de calor entre dois corpos necessrio que ambos possuam diferentes temperaturas, pois dessa forma, o calor ir fluir sempre do corpo de maior temperatura para o corpo de menor temperatura.Da anlise dos dados obtidos, verifica-se que coeficiente global de transferncia de calor (U) maior na configurao contracorrente, pois h uma maior transferncia de calor entre os fluidos;

Referncias BibliogrficasINCROPERA, Frank P. Fundamentos de Transferncia de Calor e de Massa. Rio de Janeiro: LTC, 2007.