Sistemas Térmicos

Sistemas Térmicos
Profa. Jacqueline Biancon Copetti
Ano/Semestre: 2016/2
Trabalho: Estudo teórico e experimental com trocador de calor casco e tubos
Analisar a troca térmica e a perda de carga em um trocador de calor casco e tubos
através de dados experimentais.
Experimento:
O experimento se realiza em uma bancada de testes composta por um trocador de calor casco e tubos,
através do qual se realiza a troca térmica entre óleo térmico (Paratherm HE) e água. O óleo é aquecido em
tanque com resistências e a uma temperatura especificada. A água de resfriamento circula em circuito
fechado entre o trocador de calor, onde retira calor do óleo, e uma torre de resfriamento. A bancada
possui medidores de temperatura na entrada e saída do trocador para ambos os fluidos, além de medidores
de vazão e pressão diferencial das correntes.
A água flui pelo interior dos tubos e o óleo no casco, sobre o feixe de tubos.
Procedimentos de teste e medidas:
O óleo aquecido é resfriado por água para diferentes vazões de fluidos conforme a
tabela abaixo. A cada mudança de vazão aguardar a estabilização das condições para
realizar o registro das temperaturas e perda de pressão.
Vazão
água
(l/min)
42
15
25
35
Vazão
óleo
(l/min)
10
20
40
55
Te
(ºC)
água
Ts
(ºC)
p
(bar)
Te
(ºC)
óleo
Ts
(ºC)
p
(bar)
Cálculos e análises a serem feitas:
1. A partir da condição de máxima vazão de água (42 l/min), vazão de óleo de 20 l/min
e das variáveis registradas para esta condição, calcular os itens abaixo, através de uma
rotina desenvolvida no EES:
- A taxa de calor trocado entre as correntes
- A variação de temperatura média no trocador
- O coeficiente global de transferência de calor, considerando os fatores de
incrustação, tanto para a água como para o óleo de 0,000176 m²K/W.
- A área de troca térmica pelas condições medidas e comparar com a área
geométrica.
- A perda de carga teórica para o lado dos tubos e do casco e comparar com as
medidas.
- A efetividade do trocador de calor.
2 Considerando a área geométrica do trocador e para as temperaturas do óleo e da
água fixas, verificar o efeito da variação da vazão de óleo (mantendo a vazão de
água fixa no valor máximo) sobre a taxa de calor trocado, o coeficiente global, as
temperaturas de saída dos fluidos, a perda de pressão no casco e a efetividade.
Comparar com os valores medidos de temperaturas e perda de pressão da tabela
acima.
3 Fazer a mesma análise anterior para a variação da vazão de água, mantendo a vazão
de óleo fixa no valor máximo.
Dados do trocador de calor casco e tubos
Considerar os seguintes parâmetros geométricos do trocador de calor Tipo AES 1:4.
Número total de tubos, Ntt= 40
Diâmetro externo dos tubos, de= 9,2 mm
Comprimento do trocador, L=410 mm
Número de defletores, Nd=3
Arranjo dos tubos, triangular
Diâmetro do casco, Dic= 103,8 mm
Espessura dos tubos, e=0,40 mm
Passo dos tubos, P=11,5 m
Ld=98 mm
Tubos de cobre
Todas as medidas devem constar no trabalho e os cálculos devem ser apresentados.
Analisar e comentar cada item do trabalho, apresentando conclusões do grupo
sobre os resultados encontrados.
O trabalho deverá ser realizado em grupos de até 3 alunos e entregue até o dia
21/11/2016.