TROCADORES DE CALOR ALETADOS

TROCADORES DE CALOR ALETADOS

Utilizado quando se necessita rejeitar calor a baixas temperaturas.Pode-se utilizar como meios de resfriamento: GUA ou AR

O uso do AR como meio de resfriamento tem as seguintes vantagens:

- est sempre disponvel- pode ser aplicado a baixas temperaturas- no corrosivo- no causa incrustaes nas condies usuais.Mas como desvantagens se pode citar:

- baixa condutividade trmica- baixa densidade- baixo calor especfico- baixo coeficiente de transferncia de calor convectivo

- maior volume necessrio para determinada quantidade de calor.Configurao do equipamento

utilizao de superfcies aletadas no exterior dos tubos para aumentar a rea de troca

forma geomtrica larga e baixa do feixe de tubos devido ao volume de ar a ser deslocado, combinado com pequena perda de carga admissvel

grandes reas de captao de ar para a atmosfera.Anlise trmica dos trocadores de calor compactos - aletados

Trocadores aletados tubulares

As aletas so colocadas na superfcie exposta ao AR para aumentar a rea superficial e diminuir a resistncia transferncia de calor convectiva

Q

- conduo tem pouca influncia

- conveco controladora

Com as aletas:

ondeAT = rea total de transferncia de calor (rea da base sem aletas-Ab + rea das aletas-Aa)

AT= Ab+Aa(s = eficincia da superfcie aletada (arranjo de aletas + superfcie base onde elas esto)

Tb - Tf = diferena de temperatura entre a base e o fluido

(a = eficincia da aleta, a partir de equaes e grficos.Para um caso geral de conveco se pode utilizar:

Onde Lc o comprimento corrigido e o parmetro m dado por:

, sendo P o permetro, A a rea da seo, k a condutividade trmica do material da aleta e he o coeficiente de transferncia de calor do fluido. Ou pode ser reduzido a:

Onde t a espessura da aleta.Clculo do coeficiente de transferncia de calor convectivo do fluido em contato com as aletas heO he obtido atravs do fator de Colburn jh, ou:

(1)Onde Pr o nmero adimensional de Prandtl (Pr=cp(/k), G o fluxo mssico em kg/m2s e cp o calor especfico do fluido.O fator de Colburn, jh, pode ser encontrado atravs de grficos para geometrias especficas (Figs. 11.20 e 11.21 do Incropera) ou atravs de correlaes. De uma ou outra forma depende do nmero adimensional de Reynolds, ou:

(2)Fluxo mssico mximo - G

Onde Vmax a velocidade mdia do fluido atravs da seo mais estreita, ou seja, da rea mnima de escoamento.Nas condies de regime estacionrio , ou,

Considerando que a densidade no varia, o produto da velocidade da corrente de ar (V) e da rea frontal (Afr), ou seja a vazo de ar, deve ser igual ao produto da velocidade de escoamento no interior do trocador (Vmax) e a rea mnima de escoamento (Amin).

Assim, a Vmax :

Afr = rea frontal do trocador de calor

Amin= rea mnima de escoamento livre de passagens aletadas est nos espaos transversais corrente de fluido

E o G :

A relao entre Amin e Afrontal geralmente fornecida nas figuras para cada configurao, ou:

Portanto:

(3)Dimetro hidrulico

(4)Desta forma o Reynolds dado por:

(5)Para algumas configuraes de trocadores de calor aletados se dispe de figuras que alm das curvas de jh em funo do Re fornecem algumas informaes referentes geometria, por exemplo:

de, passo das aletas, espessura das aletas, etc.

- (=Amin/Afrontal Dh = dimetro hidrulico do canal de escoamento (mm)

Compacticidade (= rea de T.C. total/volume do trocador (m2/m3)

Aa/AT = rea das aletas/ rea total do trocador de calor

A compacticidade, (, usada para a determinao do volume do trocador de calor uma vez conhecida a rea da superficcie de transferncia de calor (AT).O volume mnimo de passagem da corrente livre dado por LxAmin , onde L o comprimento do percurso do fluido no miolo do trocador de calor.

Clculo da perda de carga atravs das aletas1. Para aletas circulares

2. Para aletas de chapa contnua

A medida que o fluido entra nos canais sofre quedas de presso em virtude da contrao resultante de variaes de rea e da expanso livre irreversvel depois de uma contrao repentina.

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