1. DESCRIO DO TROCADOR DE CALORO termo trocador de calor a placas e a sigla PHE (plate heat exchanger) so normalmente usados para representar o tipo mais comum de trocador a placas: o trocador de calor a placas com gaxetas (gasketed plate heat exchanger ou plate and frame heat exchanger). Entretanto, existem ainda outros tipos menos comuns de trocadores a placas, como o espiral ou o de lamela. Os trocadores de placas so amplamente usados em indstria de alimentos para diversos fins, como; resfriamento, aquecimento, pasteurizao e esterilizao. O trocador de calor fundamental para obteno de um produto final e de boa qualidade. O aquecimento e o resfriamento de fluidos so um dos processos mais praticados em plantas de processamentos de alimentos. Um trocador de calor a placas composto de uma srie de placas, separadas normalmente por gaxetas de borracha que so coladas em cada placa. As placas so dispostas em srie ou paralelo, como apresentado na figura 1, de forma alternada, e aparafusadas entre estruturas para formar canais atravs dos quais fluem os meios lquidos quente e frio. Figura 1 - Trocador de calor de placas Os canais formados pelas placas corrugadas proporcionam maior velocidade e turbulncia ao lquido, com a finalidade de eliminar reas de estagnao de vazo de lquido, promovendo a mxima transferncia de calor. O fluido quente percorre um lado da placa, enquanto o frio, o outro lado. As gaxetas coladas nas placas vedam os canais e definem o sentido do fluxo. Como os lquidos fluem em sentido contrrio nos canais entre as placas, o lquido frio esquenta e o lquido quente esfria. Os bocais de alimentao e de sada dos fluidos so instalados na estrutura de ao fixa, para facilitar o arranjo das tubulaes e proporcionar facilidade de desmontagem para limpeza. A estrutura composta pelos seguintes elementos principais: cabea fixa, cabea mvel, barramento superior, barramento inferior, pedestal de suporte e elementos de fixao.Aps a montagem, o equipamento dever ser testado hidrostaticamente, nas presses de testes exigidas pelas Normas Tcnicas. Alguns testes adicionais incluindo Existem diversos tipos de trocadores de calor a placas. Na aparncia, eles so semelhantes, mas no interior que esto as diferenas. Para cada necessidade se aplica um conjunto de placas e vedaes.

2. TIPOS DE TROCADORES DE CALOR DE PLACAS

2.1. Trocadores de placas GaxetadosFigura 2 - Trocador de calor de placas gaxetado Os modelos de trocadores de calor so equipamentos utilizados para transferir o calor de um fluido para outro. Nestes tipos de trocadores de calor cada um dos lquidos escoa por lados opostos de cada uma das placas sem se misturarem entre si. Os modelos de trocadores de calor so equipamentos utilizados para transferir o calor de um fluido para outro. Os fluidos so expostos a uma rea de troca trmica muito grande, resultando em trocadores de calor muito compactos e eficientes. O trocador de placas gaxetado um conjunto que pode ser facilmente desmontado nas seguintes situaes: - Limpeza das placas, afim de restaurar as condies iniciais de rendimento trmico; - Substituio de placas ou gaxetas em caso de avaria; - Aumento ou diminuio do nmero de placas, caso for necessria uma maior ou menor potncia trmica. Como as placas dos trocadores gaxetados so inteiramente construdas em ao inox, que o mais resistente corroso, pode ser utilizado para o aquecimento de guas bastante agressivas como o caso de piscinas (alto teor de cloro ou sais na gua).

3. DIMENSIONAMENTO DAS PLACASUsual e comercialmente utilizam-se placas com 0,5 a 3 mm de espessura, com canais de 2 a 5 mm, e rea de troca de 0,01 m a 3,6 m, sendo que a maior placa encontrada tem tamanho de 4,3 m X 1,1 m. Para evitar m distribuio do fluido na placa, utiliza-se uma relao L/w de pelo menos 1,8. Na Figura 5 esquematizada uma placa com dimenses tipicamente utilizadas no projeto

.1. Partes da placarea de distribuio: Localizada na parte superior e inferior da placa. Esta rea responsvel por garantir que o fludo seja distribudo uniformemente em toda a largura da placa, eliminando pontos mortos. Oferecem uma distribuio uniforme do fludo inclusive nas placas mais largas. rea de transferncia de calor: Cria maior turbulncia, proporcionando a mxima eficincia. Canal de entrada: Projetado para oferecer baixa perda de carga, bem como, baixas velocidades para prevenir a eroso. A Figura 6 demonstra a constituio da placa

4. PLICAES TPICAS DOS TROCADORES DE CALOR A PLACASPara diversas aplicaes, desde os ambientes mais agressivos e severos, tais como a indstria qumica e petroqumica at o processamento delicado de bebidas e alimentos. Em operaes de uma nica fase contendo dois lquidos ou para aplicaes de duas fases contendo um gs e um lquido, funcionando como condensadores evaporadores ou reboilers.

Para uma enorme gama de fluidos com diferentes viscosidades e contendo slidos/ fibras. Como unidades dois-em-um, assim o perfil de temperatura e o fluxo podem ser controlados exatamente como requeridos

5. VANTAGENS DO TROCADOR DE CALOR DE PLACAS

Facilidade de acesso superfcie de troca, substituio de placas e facilidade de limpeza;

Flexibilidade de alterao da rea de troca trmica;

Fornece grandes reas de troca ocupando pouco espao;

Operao com mais de dois fluidos;

Apresenta elevados coeficientes de transferncia de calor;

Incrustao reduzida em funo da turbulncia, ocasionando menos paradas para limpeza;

Baixo custo inicial;

No necessrio isolamento;

Mesmo que a vedao falhe, no ocorre a mistura das correntes;

Possibilidade de respostas rpidas em funo do pequeno volume de fluido retido no trocador.

7. DIMENSIONAMENTO DE UM TROCADOR DE CALOR DE PLACASO dimensionamento e especificao de um trocador de calor envolvem muitas variveis, tais como presso de projeto, vazo, queda de presso, viscosidade e velocidade dos lquidos, e a quantidade de calor a ser transferida de um lquido para outro, ou de vapor para um lquido. Hipteses adotadas:

Operao em regime permanente;

O fluxo principal dividido igualmente entre os canais de cada passe;

O perfil de velocidade no canal achatado (pistonado);

Ao final de cada passe ocorre mistura perfeita entre os fluxos de cada canal;

As perdas de calor para o ambiente so desprezveis;

No ocorre mudana de fase;

No h troca de calor no sentido do escoamento;

A troca trmica ocorre somente perpendicularmente ao escoamento, atravs das placas;

A temperatura do fluido no canal uniforme em uma seo transversal;

As placas das extremidades so adiabticas;

Os fluidos tm comportamento newtoniano;

As propriedades fsicas dos fluidos so constantes.

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7. DIMENSIONAMENTO DE UM TROCADOR DE CALOR DE PLACASO dimensionamento e especificao de um trocador de calor envolvem muitas variveis, tais como presso de projeto, vazo, queda de presso, viscosidade e velocidade dos lquidos, e a quantidade de calor a ser transferida de um lquido para outro, ou de vapor para um lquido. Hipteses adotadas:

Operao em regime permanente;

O fluxo principal dividido igualmente entre os canais de cada passe;

O perfil de velocidade no canal achatado (pistonado);

Ao final de cada passe ocorre mistura perfeita entre os fluxos de cada canal;

As perdas de calor para o ambiente so desprezveis;

No ocorre mudana de fase;

No h troca de calor no sentido do escoamento;

A troca trmica ocorre somente perpendicularmente ao escoamento, atravs das placas;

A temperatura do fluido no canal uniforme em uma seo transversal;

As placas das extremidades so adiabticas;

Os fluidos tm comportamento newtoniano;

As propriedades fsicas dos fluidos so constantes.

FT um fator de correo entre 0 e 1 utilizado pelo fato de que o escoamento no puramente contra-corrente, tendo valor 1 quando o escoamento contra-corrente. Para outros escoamentos pode ser obtido da literatura conforme os valores de NTU e C*.

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NTU: numero de unidades de transferncia de calor (5) C*: relao entre as capacidades trmicas das correntes (6) (7) hq e hf: coeficientes convectivos de troca trmica p: espessura da placa kp: condutividade trmica do material da placa Rq e Rf: fatores de incrustao