Última alteração: 23-10-2019
Resumo
Trocadores de calor são equipamentos que realizam a operação de troca térmica entre dois fluidos possibilitando, por exemplo, o resfriamento e o aquecimento de fluidos. Nesta abordagem os fluidos estão separados por uma parede, na maioria dos casos, metálica. Assim, estão excluídos dessa definição os equipamentos que realizam o aquecimento de fluidos através de fogo direto ou que realizam mudança de temperatura pela mistura de duas correntes. (CESAR EVERALDO, 2014).
No trocador de calor, o fluido quente é aquele que fornece calor, e se não houver mudança de fase se resfriará. O fluido frio é aquele que receber calor, e se não houver mudança de fase se aquecerá. (CEZAR EVERALDO, 2014).
Dentre os diversos tipos de trocadores de calor empregados em processos industrias, o mais usado é o do tipo casco e tubo. O trocador de calor do tipo casco e tubo consiste, resumidamente de um casco de cilíndrico que contém tubos no seu interior. Um dos fluidos de trabalho escoa pelo casco e o outro pelos tubos de feixe. A troca térmica é realizada através das paredes dos tubos. Os componentes principais deste equipamento são o casco, o feixe de tubos e os cabeçotes de entrada e retorno.
Trocadores de calor tipo cascos e tubos são amplamente utilizados e podem ser fabricados em diversos tamanhos e arranjos de escoamento. Podem operar em amplo intervalo de temperatura e pressão. A facilidade de fabricação e o custo relativamente baixo por unidade de área de troca térmica constituem a principal razão para o seu emprego nas aplicações de engenharia. (OZISK,1900).
Um trocador de casco e tubo compreende duas etapas distintas: o projeto térmico e o projeto mecânico. No projeto térmico, o trocador é dimensionado e a troca de calor e perda de carga, quantificadas. Nesta etapa, os principais parâmetros de construção como o tipo e diâmetro do casco, espessura da parede, diâmetro externo e comprimento dos tubos e o espaçamento entre as chicanas são determinados. No projeto mecânico, cálculos detalhados são realizados a fim de dimensionar componentes como espelhos e flanges.
O presente estudo tem como objetivo analisar a troca térmica entre os fluidos: a influência dos parâmetros de vazão e temperatura de entrada dos fluidos na taxa de troca do calor (Q) e a determinação do coeficiente global de troca térmica (U) e estudo da fluidodinâmica do escoamento dos fluidos: determinação da perda de carga dos fluidos através de Softwares (Casco e tubo 1.0; COMSOL MULTIPHYSICS e SWEP) e analisar o trocador de calor casco e tubo em si, fornecido pela acadêmica Jule de Souza da natividade para comparar os resultados na teoria obtidos pelos softwares e os reais encontrados através de análise no laboratório do Centro universitário Luterano de Manaus – CEULM-ULBRA.