Trocador de calor

TROCADORES DE CALOR1 Classificação por tipo de construção:
Tubos concêntricos:

1

Ref. livro-texto: capítulo 11, Trocadores de Calor 1

Casco e tubos:

2

3

Chicanas: indução de turbulência

4

Compactos (arranjos densos de tubos aletados ou placas):

5

6

Classificação por arranjo do escoamento:
Tubos concêntricos ou casco e tubo com um passe nos tubos e casco: Correntes paralelas, contrárias ou cruzadas

7

Casco e tubo: número de passes nos tubos e no casco:

8

Não misturado vs. misturado

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Coeficiente Global de Transferência de Calor: q = UA∆T = ∆T Rt

1 1 1 = = (Ac e Ah são diferentes!!!) UA U c A c U h A h
R" ,c R" ,h 1 1 1 f f = + + Rw + + (ηo A )h (ηo hA )h UA (ηo hA )c (ηo A )c

Rw: resistência à condução na parede (geralmente pode ser desprezada) ηo: eficiência global da parede aletada R”f,c: fator de incrustação Trocadores de calor tubulares não aletados:
R " , i ln (De / D i ) R " ,e 1 1 1 f f = + + + + (hA )e (A )e UA (hA )i (A )i 2πkL

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Análise de Trocadores de Calor: Método DTML:

& & q = m h (i h , e − i h ,s ) = m c (i c, s − i c, e )
Sem mudança de fase e valor constante de calor específico para ambos os fluidos:

& & q = m h c p, h (Th , e − Th ,s ) = m cc p, c (Tc,s − Tc, e )
Relacionar a taxa de calor transferido com a diferença de temperatura entre os fluidos

q = UA∆Tm média apropriada

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Considerações:
• Trocador de calor isolado da vizinhança • Condução axial desprezível • ∆Ec e ∆Ep desprezíveis • Cp´s constantes • U constante

Balanço de energia:
& & dq = − m h c h dTh = m cccdTc = U∆TdA

∆T = Th − Tc (diferença local de temperatura)  1 dq dq 1  d∆T = dTh − dTc = − − = −dq  +  & & & & m h c h m ccc  m h c h m ccc 
 1 1  d∆T = − U∆TdA  +  & &  m h c h m ccc   1 d∆T 1  = −U  + dA & h c h mccc  & ∆T m 
Integrando:
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∆T2

 1 d∆T 1  = −U  +  ∫ dA & & ∆T m h c h m ccc  ∆T1  ∫

 1  ∆T2   Th , e − Th ,s Tc,s − Tc,e  1 