TROCADORES DE CALOR_AULA4.pdf

AULA 4

CURSO AUTOMAO E

CONTROLE INDUSTRIAL

EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS

Marcos Csar Domingos Ferreira [email protected]

[email protected]

4. TROCADORES DE CALOR ou PERMUTADORES

07/06/2015 TANQUES 2

4.1. Definio:

Equipamento onde dois fluido com temperaturas diferentes trocam calor atravs uma interface

metlica.

um dispositivo para transferncia de calor eficiente de um meio para outro.Tem a finalidade

de transferir calor de um fluido para o outro, encontrando-se estes a temperaturas diferentes.

A transferncia de calor pode acontecer de 3 maneiras: radiao , conveco e conduo.

So amplamente usados em:

Usinas de gerao de energia;

Tratamento de guas residuais; Sistemas de refrigerao (aquecedores, refrigerao e condicionamento de ar); Indstria de vinhos e cervejarias; Indstria do petrleo; Indstria qumica pesada.

07/06/2015 3 TUBULAO INDUSTRIAL


4.1. Definio:

Trocadores de Calor:

Contaminantes da gua so 3: ocorre corroso



4.1. Definio:

Por limitao de espao aumenta-se a quantidade de tubos dentro do trocador.

Nos trocadores em U com chicana com um passe no casco e dois passes nos tubos (a) e com

dois passes no casco e quatro passes nos tubos (b) so mostrados nas figuras a seguir:



(a) (b)



4.2. CLASSIFICAO DE TROCADORES DE CALOR

DE ACORDO A

PROCESSOS DE

TRANSERNCIA

DE ACORDO AO TIPO

DE CONSTRUO

CONTATO

DIRETO CONTATO

INDIRETO

TIPO

PLACA

TRNSFERNCIA

DIRETA

TIPO DE

ARMAZENAMENTO

TUBULAR

CARCAA

E TUBO

TUBO

DUPLO SERPENTINA

4.2.1 Classificao quanto a funo na indstria

- aquecedor do sistema

- resfriador

- referverdor

- condensador

Quem define isto o fluido de processo



4.2.2 Classificao quanto ao tipo

Os permutadores de calor existem em vrias formas construtivas consoante a aplicao a que se

destinam, sendo as principais:

Permutador de calor de casco e tubos Permutador de calor de placas Permutador de calor de placas com aletas



4.3 PRINCIPAIS PARTES DO TROCADOR DE CALOR TUBULAR



4.4 Distribuio de Temperatura nos Trocadores de Calor

Em trocadores de calor de fluxo paralelo, os dois fluidos entram no trocador do mesmo lado, e

fluem em paralelo um ao outro para o outro lado. Em trocadores de calor contracorrente os

fluidos entram no trocador de lados opostos.

O mais eficiente o tipo contracorrente porque a troca mais homognea, gradual e continua

em todo percurso do fluido no tubo.

Usa-se o fluxo paralelo quando se quer utilizar um material menos nobre.

07/06/2015 ENTE10 TUBULAO INDUSTRIAL


Sada Fria

Sada Fria

FLUXO PARALELO

CONTRACORRENTE

4.4. Distribuio de Temperatura nos Trocadores de Calor



Sada Fria

Sada Fria

FLUXO PARALELO CONTRACORRENTE

4.5. Materiais

O material usado na fabricao de trocadores de calor, geralmente possui um coeficiente de

condutibilidade trmica elevado. Sendo assim, so amplamente utilizados o cobre e o alumnio

e suas ligas.

Sua eficincia depende principalmente:

Do material utilizado para construo; Da caracterstica geomtrica e Do fluxo, temperatura e coeficiente de condutibilidade trmica dos fluidos em evidncia.



4.6 SELEO

So mais frequentemente selecionados atravs de programas de computador, que por projetistas

de sistemas, que so tipicamente engenheiros, ou pelos fornecedores de equipamentos. Em

primeiro lugar consideram as limitaes de projeto para cada tipo de trocador de calor. Embora

o custo seja muitas vezes o primeiro critrio avaliado, h vrios outros importantes critrios de

seleo que incluem:

Limite de alta e baixa presso Performance trmica Faixas de temperatura O conjunto de produtos Queda de presso ao longo do trocador Capacidade de fluxo de fluido Caractersticas de limpeza, manuteno e reparo Materiais requeridos para construo Capacidade e facilidade de futura expanso



4.7 ETAPAS PARA ESCOLHA DE UM TROCADOR DE CALOR

A escolha do trocador de calor correto requer algum conhecimento de diferentes tipos de

trocadores de calor, assim como o ambiente no qual a unidade ir operar.



CLASSIFICAO

UTILIZAO FORMA CONSTRUTIVA

CASCO E TUBO ESPECIAIS

4.8. Manuteno

Incrustao ocorre quando um fluido passa por um trocador de calor, e as impurezas no fluido

precipitam-se sobre a superfcie dos tubos. Para minimizar usa-se o dreno e coloca gua nova

porque na perda por evaporao perde-se H2O e aumentado a quantidade de gua limpa

dificultando a incrustao.

A precipitao destas impurezas pode ser causada por:

Uso frequente do trocador de calor Ausncia de limpeza regular do trocador de calor Reduo da velocidade dos fluidos movendo-se atravs do trocador de calor Superdimensionamento do trocador de calor

A abordagem convencional para o controle de incrustao combina a aplicao cega de

biocidas e produtos qumicos antitrtaro com testes de laboratrio. Isto frequentemente resulta

em uso excessivo de produtos qumicos com o inerente efeito colateral de acelerar o sistema de

corroso e aumentar os resduos txicos - sem mencionar o incremento de custos de tratamentos

desnecessrios.



EXEMPLO : Prova Tcnico de Operao Jnior - 2008

39

A funo dos permutadores de cascos e tubos em processos de produo contnua a

(A) homogeneizao entre dois fluidos.

(B) separao de leo, gua e gs.

(C) separao eletrosttica de gua e leo.

(D) troca de calor entre dois fluidos.

(E) filtragem e separao de sedimentos.



EXEMPLO : Prova Engenheiro de Equipamentos Jnior - Mecnica - 2012

45

O trocador de calor casco e tubo muito utilizado na indstria em razo de sua

ampla faixa de uso. Neste tipo de trocador, um fluido escoa pelo interior dos tubos

(fluido do lado tubo) e o outro, por fora dos tubos (fluido do lado casco). A esse

respeito, considere as afirmaes a seguir.

I - O fluido mais corrosivo deve ser colocado no lado tubo.

II - O fluido com maior presso deve ser colocado no lado casco.

III - O fluido com menor valor para o coeficiente de transferncia convectiva de

calor h deve ser colocado no lado tubo.

correto APENAS o que se afirma em

(A) I

(B) II

(C) III

(D) I e II

(E) II e III


EXEMPLO : Prova Tcnico de Operao Jnior - Mecnica 2006

70

Um trocador de calor de tubo duplo composto por dois tubos concntricos. Pelo

tubo interno, passa o fluido quente, a ser refrigerado, e, pelo tubo externo, passa o

fluido refrigerante. O perfil de temperatura em funo da posio no tubo desse

trocador de calor dado pela figura.

Pela anlise desse perfil de temperatura, tem-se que o(a)

(A) fluido refrigerante passa na mesma direo e sentido do fluido quente.

(B) fluido refrigerante passa na mesma direo e no sentido oposto ao do fluido

quente.

(C) fluido refrigerante se encontra em repouso no tubo.

(D) temperatura do fluido quente no varia ao longo do tubo.

(E) temperatura do fluido refrigerante no varia ao longo do tubo.


EXEMPLO :

No trocador de calor tubo e casco um fluido escoa pelo interior dos tubos (fluido do

lado tubo) e o outro por fora dos tubos, conforme figura. O perfil de distribuio de

temperatura em funo da posio dos tubos deste trocador de calor :


(A) (B)

(C) (D)

REFERNCIAS

- http://www.ufjf.br/washington_irrazabal/files/2014/05/Aula-23_Trocadores-de-Calor.pdf

- http://200.17.98.44/pronatec/wp-content/uploads/2012/07/opqi.pdf

- www.youtube.com/watch?v=9mV1tJ3uMwc

- www.youtube.com/watch?v=cK1LGxAa3_I


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