PROJETO DE TROCADOR DE CALOR PARA ÁGUA E BUTANOL

Projeto termo-hidráulico de um trocador de calor tipo Casco e Tubo (líquido-líquido)

Fluido Quente- Álcool N-Butílico Fluido Frio – Água
W(kg/h) 69000 ?
Tentrada 120 26
Tsaída 57 51
Rd (h ft² F/Btu) 0.0009 0.0013

-Perda de carga admissível para cada fluido = 70000 Pa
-Utilize tubos de 3/4 polegada, BWG 16, com 5 m de comprimento e arranjo triangular de 1 polegada.
Propriedades Físicas dos Fluidos Fluido Quente- Álcool N-Butílico Fluido Frio - Água
Cp (J/Kg.K) 2730,0 9.987E-1 µ (Kg/ms) 3.0E-4 7.0E-4
K (W/mK) 1,791E-1 6.307E-1 ρ (Kg/m³) 7.9488E+2 9.9379E+2

Resolução:
-Lado Tubo- Água
Para o lado tubo calculou-se a vazão mássica pelo balanço de energia

MLDT=(∆t1-∆t2)/(ln ∆t1/∆t2)=47,49
R=(T1-T2)/(t2-t1)=2,520
S=(t2-t1)/(T1-T2)=0,2660
F=0,8649
Calculou-se a área de troca através do dado obtido de UD e uma tabela(Kern, pg.661,Quadro 8)( A=104,4336m²). Especulou-se um número de passagens no tubo levando em consideração a perda de carga(n = 4) e obteve-se, novamente através do uso de uma tabela( Anexo1 ou Kern pg .662 e 663), o número de tubos(Nt=349 tubos). Com esse novo valor de Nt, recalcula-se a área de troca de calor( A=104,4336m²) e UD (768,43 W/m².K)
Então foram calculadas todas as grandezas necessárias para o lado tubo, a fim de se obter a perda de carga: a_t=(N_t (π.(di^2)/4))/n=0,0167m²
G_t=W/a_t =1892,3 kg/s.m²
〖Re〗_t=(G_t.di)/μ=40937
v=G_t/ρ=1,9041 m/s h"i"=8292 W/m².K h"io"=6790,3 W/m².K

Perda de carga no lado tubo:
Primeiramente calcula-se o fator de atrito de fanning,(f)=0,0055, em seguida é possível, agora com o valor de f, calcular a perda de carga em razão do escoamento nos tubos(〖∆P〗_t=49804Pa), perda de carga de retorno(〖∆P〗_r=28825Pa).
Por fim, temos o calculo da perda de carga total no lado do tubo:
〖∆P〗_T=〖∆P〗_t+〖∆P〗_r=78629Pa

-Lado Casco-Butanol
Para o lado casco precisa-se definir as características da chicana(tipo, corte e espaçamento):
Sendo o material de alumínio, temos o espaçamento