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2.TROCADORES DE CALOR
O trocador de calor é um equipamento que induz a troca de calor entre dois fluidos de diferentes temperaturas, sendo aplicada em diversas áreas da engenharia, permitindo aquecimento da água, conversão de energia, condicionamento de ar, conservação de alimentos, sistemas de resfriamento, eliminação de poluentes. Os modos possíveis para ocorrência de transferência de calor são: Condução - quando a transferência de calor ocorre em um sólido ou fluido estacionário. Convecção – quando a transferência de calor acontece entre a superfície de um corpo e a movimentação do fluído que o envolve. Radiação térmica – quando a troca de calor se dá entre dois corpos em temperaturas distintas por meio de ondas eletromagnéticas. O sol é uma importante fonte de radiação térmica. 2.1. 1 TROCADOR DE CALOR TUBULAR Para garantir uma maior transferência de calor, o fluido que circula externamente é desviado por placas dispostas de modo transversal no interior da carcaça, como mostra a figura 1. Figura 1. Trocador de Calor tipo Tubular. Fonte: INCROPERA et al., 2008.
Este tipo de trocador é de amplo uso na indústria de processos químicos, além disso, é de fácil limpeza e de menor custo. O trocador de calor deste tipo é formado por placas de metal enfileiradas, que são unidas por compressão, e sustentadas por barras. Essas placas possuem aberturas, tanto na parte superior quanto na inferior, para o escoamento dos fluidos, onde um dos fluidos circula pelo lado direito e o outro pelo esquerdo, em corrente em sentidos opostos. 2.1. 2 TROCADOR DE CALOR TIPO PLACA O trocador de calor a placas vem sendo utilizado há mais de 80 anos, conquistando espaço em um número crescente de aplicações, desde os ambientes mais agressivos e severos, tais como a indústria química e petroquímica até o processamento delicado de bebidas e alimentos.Conforme mostra a Figura 2. Figura 2. Trocador de Calor tipo Placa Fonte: gut, 2003. Esse tipo de trocador de calor de placas consiste em um pacote de placas metálicas corrugadas com furos nos cantos para a passagem de dois fluídos entre os quais se transfere o calor. O pacote de placas é montado entre a placa de estrutura e a placa de pressão e comprimido pelos parafusos de aperto. As placas possuem gaxetas que vedam os canais e direcionam os fluídos em canais alternados. Os trocadores de calor a placas são projetados para otimizar a transferência de calor. Suas placas corrugadas geram grande turbulência nos fluídos, o que otimiza a troca térmica de um meio com o outro.
Figura 4. Trocador de Calor Tubular tipo Serpentina Fonte: GUT, 2003. Elas são responsáveis por fazerem a troca de calor entre dois fluidos e podem ser encontradas em condensadores, aquecedores, aparelhos de evaporação e em muitos outros locais de aplicação. O formato e o tamanho das serpentinas para trocadores de calor podem ser bem variados. É possível encontrar serpentinas para trocadores de calor em espiral, planas, circulares, helicoidais, entre outros. Tudo vai depender do modo de uso e das especificações técnicas exigidas por cada projeto. 2.1. 5 TROCADOR DE CALOR TUBULAR CASCO E TUBO Segundo Foust (1982, p.670) “quando a área da troca térmica é grande, o tipo de trocador recomendado é o de casco e tubo”. A Figura 5 mostra esse tipo de trocador de calor. Figura 5. Trocador de Calor tipo Casco e Tubo Fonte: GUT, 2003. Eles são composto por casco cilíndrico, contendo um conjunto de tubos; um dos fluidos escoa pelo interior dos tubos e outro por fora dos tubos; são os mais usados para quaisquer capacidades e condições operacionais, tais como pressões e temperaturas altas, atmosferas altamente corrosivas, fluidos muito viscosos, etc.; e fácil fabricação e custo relativamente baixo.O trocador de
casco e tubos é o mais utilizado na indústria de refino de petróleo, uma vez que possui amplas faixas de vazão, temperatura e pressão. 2.2 Como ocorre a troca térmica dos trocadores de calor Quando um corpo, por exemplo, um objeto sólido ou um fluido, está a uma temperatura diferente da de seu entorno ou outro corpo, a transferência de energia térmica, também conhecida como fluxo de calor ou troca térmica, ocorre de tal maneira que o corpo e seu entorno alcancem equilíbrio térmico; o que significa que se encontram a mesma temperatura, a lei zero da termodinâmica. Quando ocorre transferência de energia térmica de um corpo para outro, a propagação se faz do corpo de maior temperatura para o de menor (do mais quente para o mais frio), como descrito pela segunda lei da termodinâmica ou o chamado enunciado Clausius. Quando existe uma diferença de temperatura entre dois objetos em proximidade um do outro, a transferência de calor não pode ser detida; só pode ser feita mais lentamente (noutras palavras, não existe material isolante perfeito). 2.3 Materiais usados na fabricação de um trocador de calor. O material usado na fabricação de trocadores de calor, geralmente possui um coeficiente de condutibilidade térmica elevado. Sendo assim, são amplamente utilizados o cobre e o alumínio e suas ligas. Como mesmo, o trocador tipo placa usa placas de metal na sua fabricação e no trocador casca e tubo o conjunto de tubos é chamado feixe de tubos e pode ser feita de vários tipos de tubos: simples, longitudinalmente e aletados,etc. e eles são muitos robustos. O trocador de calor serpentina é fabricado com materiais que apresentam características de bons condutores de calor e também resistência, como o aço inoxidável, cobre, entre outros. Toda a sua estrutura é pensada em levar segurança e total eficiência dos resultados. Já no trocador de duplo tubo, os materiais são dois tubos concêntricos. Portanto, A eficiência de um trocador de calor depende principalmente: Do material utilizado para construção; Da característica geométrica e
REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS
https://www.alfaengenharia.com.br/trocadores-calor-placas-gaxetados- industriais http://www.termotek.com.br/trocador-calor-duplo-tubo https://www.barriquand.com/pt/atualidades/como-projetar-um-trocador-calor https://pt.wikipedia.org/wiki/Trocador_de_energia_t%C3%A9rmica Transferência de calor/ organizador Jeferson Afonso Lopes de Souza. – São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2016
