relatório - trocador de calor (pronto)

7/27/2019 Relatrio - Trocador de calor (Pronto)

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Centro Universitrio da FEI

Centro Universitrio da FEI - Campus SBC: Av. Humberto de Alencar Castelo Branco, 3972 - CEP 09850-901Bairro Assuno So Bernardo do Campo SP Tel: (11) 4353-2900 Fax: (11) 4109-5994

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICA

LABORATRIO DE ENGENHARIA QUMICA II

Arthur Nogueira Sampaio 11.109.725-0

Ana Thereza Milanelli da Silva 11.107.834-1

Nalu Galazo Grauer 11.107.077-7

Roger Kenji Pingtori 11.108.267-2

Renan Loureno Ramos 11.208.032-9

Thiago Echevarria Alvares 11.107.047-0

TROCADORES DE CALOR


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OBJETIVOS

Este experimento teve como objetivo obter experimentalmente os valores do coeficienteconvectivo de diferentes trocadores de calor, possibilitando analisar as influncias que agitao emudana de vazo tm em cada aparelho.

INTRODUO

O trocador de calor um dispositivo para a transferncia de calor entre um meio e outro.Tem a finalidade de transferir calor de um fludo para o outro, que se encontra em temperaturadiferente. Um trocador de calor inserido no processo com a finalidade de aquecer ou resfriar ofludo desejado. Os trocadores de calor so muito utilizados em aquecedores, refrigerao,condicionamento de ar, plantas qumicas, tratamento de guas residuais entre outras diversasaplicaes.

O uso e eficincia de um trocador de calor dependem de parmetros de confeco, como

(material, nmero de tubos, tipos de trocador) e operao (paralelo, contracorrente, fluido frio ouquente escoando nos tubos ou na carcaa). Um mesmo trocador pode operar de maneirasdiferentes, resultando em diferentes cargas trmicas trocadas entre os fluidos.

Os trocadores de calor podem ser do tipo casco e tubos, duplos tubos, de placas ou aindado tipo serpentina.

Trocador serpentina.

Tal trocador consiste em um cilindro no qual, em seu interior, h uma ou mais serpentinaordenadas em carcaa, na qual o fluido quente forado para que se aquea o fluido frio, que seencontra dentro do cilindro. A transferncia de calor associada a um tubo espiral mais alta quepara um duplo tubos. Este trocador possui uma jaqueta externa, para em casos desejados, o fluidoquente possa ser circulado pela mesma reduzindo a perda de calor para o ambiente. H tambm aopo de se acoplar um agitador ao topo do trocador de calor, visando assim aumentar aturbulncia do sistema e melhorar a troca trmica.

Este tipo de trocadores tem uma vantagem que seu uso do espao altamente eficiente.Este atributo muitas vezes alavancado e parcialmente realocado para ganhar outras melhoriasno desempenho. Um trocador de calor em espiral pode ser usado para ter uma menor ocupaonas instalaes, e, portanto reduz todos os custos de capital relacionados, ou um sobredimensionamento pode ser usado para ter-se menor queda de presso, menor energia debombeamento, alta eficincia e custos mais baixos de energia. A desvantagem deste trocadorseria a limpeza que muito problemtica e de difcil execuo devido a fatores comoincrustao, porm este tipo de trocadores possui um sistema de auto limpeza pelo qual assuperfcies sujas causam um aumento localizado da velocidade do fluido, aumentando assim a


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fora de arraste sobre a superfcie incrustada, contribuindo assim para retirar o bloqueio e manterlimpo o trocador.

Trocador Casco-Tubo

So trocadores mais utilizados em processos industriais ,usualmente, quando se necessita

de grandes reas para transmisso de calor. Este tipo de trocador consiste em tubos paralelos poronde circula um dos fludos, montados num casco cilndrico, no qual circula outro fludo.

Entre suas inmeras vantagens podemos citar: custos e desempenho trmico. Afinal soconstrudos com grandes superfcies de troca de calor em um volume relativamente pequeno,apresentando grande flexibilidade nas condies de projeto e operao (ampla faixa detemperatura e presso). So os mais usados para quaisquer capacidade e condies operacionais,tais como presses e temperaturas altas, atmosferas altamente corrosivas, fluidos muito viscosos,misturas de multicomponentes, etc. Estes so trocadores muito versteis, feitos de uma variedadede materiais e tamanhos e so extensivamente usados em processos industriais.

O trocador usado no laboratrio consiste em um casco e um feixe com sete tubos de aoinox . Os tubos possuem dimetro externo de 6,35 mm, espessura de 0,1 mm e comprimento de144 mm. A carcaa de acrlico com dimetro interno 40 mm. Dentro deste trocador, h trschicanas igualmente espaadas para aumentar a turbulncia do sistema, garantindo assim umamelhor eficincia na troca trmica. A configurao do trocador permite somente que a operaoseja realizada com uma passagem do fluido no casco e uma passagem do fluido nos tubos. Oreator possui um dimetro de 145,65 mm e uma altura de 112,9 mm.

Figura 1 - Trocador de calor casco e tubo. Foto acervo de parada 2008, Quattor.


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Trocador duplo-tubo

Tal trocador consiste em dois tubos concntricos no qual circulam fluido quente (tubointerior, para reduzir as perdas de calor com o ambiente) e fluido frio (tubo externo) numcomprimento total de 330 mm. O trocador do laboratrio apresenta tubo interno de ao inox

com dimetro externo de 4,5 mm e 0,6 mm de espessura, e o tubo externo de acrlico com 12 mmde dimetro externo e 3 mm de espessura. Este trocador pode ser configurado para operao emparalelo (no qual a entrada quente est na mesma extremidade da fria) ou contracorrente (na quala entrada da corrente quente est na extremidade oposta fria).

Figura 2 - Trocador de calor duplo-tubo.

Trocador serpentina

O material do reator de ao inox com dimetro interno de 4,93mm, externo de 6,35mme comprimento total de 1,15m. Este reator pode operar em regime de batelada ou contnuo. Almdisso, o sistema de agitao automatizado. Neste caso, o coeficiente de troca trmica do fluidoque se encontra no interior do reator ser influenciado pela agitao do sistema.


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Procedimento Experimental

Trocador serpentina em um sistema contnuo.

Instalaram-se as mangueiras no reator de forma que ele operasse de maneira contnua.Para minimizar as perdas de calor para o ambiente, o fluido quente passou- se no interior da

serpentina e o fluido frio passou-se dentro do casco, deste modo garante-se uma maior trocatrmica.

Aps ter-se instalado as mangueiras, ajustou-se no aparelho o setpoint do reservatrio defluido quente a uma temperatura de aproximadamente 65C. Estipulou-se uma vazo para ofluido quente e outra para o fluido frio e esperou-se que o regime permanente fosse atingidoatravs da anlise dos grficos de temperatura em funo do tempo gerados pelo software.

Utilizou-se apenas um valor de vazo para cada fluido, anotaram-se os valores dastemperaturas de entrada e sada e verificou-se a quantidade de energia perdida ou ganha para oambiente. Para as mesmas vazes dos fluidos, variou-se a agitao do sistema em velocidades

diferentes e aguardou-se o regime permanente. Os valores das temperaturas dos fluidos foramanotados.

Trocador serpentina em um sistema batelada.

Foram instaladas as mangueiras no trocador de forma que o mesmo operasse em paralelo.A seguir, ajustou-se o setpointdo reservatrio de gua quente a uma temperatura de cerca de 65C. Estipulou-se uma vazo para o fluido quente e uma vazo tambm para o fluido frio eesperou-se que o regime permanente fosse atingido atravs da anlise dos grficos detemperatura em funo do tempo gerados pelo software.

Aps o equilbrio, anotaram-se as vazes reais de cada fluido e as temperaturas de

entrada e sadas do sistema, verificando-se tambm a quantidade de energia perdida ou ganhapara o ambiente. A seguir, mantendo-se a mesma vazo de fluido quente, variou-se em mais doisvalores a vazo de fluido frio, aguardando para todos que o regime permanente fosse atingido e,quando foi atingido, anotaram-se todos os valores de temperaturas.

Trocador de calor casco e tubo

As mangueiras foram instaladas no trocador de modo que operasse em contracorrente. Osetpointfoi ajustado para 65 C do reservatrio de gua quente. Foram estipulada 3 vazes tantopara fluido quente quanto para o frio, de modo que enquanto uma vazo era mantida fixa a outrasofria variao e vice-versa.

Com a ajuda de um software as temperaturas de entrada e sada, tanto do fluido quentequanto do frio, foram obtidas e os clculos abaixo foram desenvolvidos.


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Trocador duplo-tubo

As mangueiras foram instaladas no trocador de modo que operasse em contracorrente. Osetpointfoi ajustado para 65 C do reservatrio de gua quente. Foram estipulada 3 vazes tantopara fluido quente quanto para o frio, de modo que enquanto uma vazo era mantida fixa a outra

sofria variao e vice-versa. A mesma operao foi repetida para o sistema operando emparalelo.

Com a ajuda de um software as temperaturas de entrada e sada, tanto do fluido quentequanto do frio, foram obtidas e os clculos abaixo foram desenvolvidos.

DADOS EXPERIMENTAIS E RESULTADOS

A partir dos dados das propriedades fsicas coletadas do livro KERN, D.Q. Processos deTransmisso de Calor. Editora Guanabara Koogan, 1980; foram realizados os clculos para

todos os trocadores de calor. Como no h grande variao da temperatura de entrada dos fluidospara os diferentes trocadores, utilizou-se a seguinte tabela:

Tabela 1-Propriedades fsicas da gua a diferentes temperatura.

Propriedade dos fluidosguaQuente

gua Fria

(kg/s.m) 0,0005 0,001k

(W/m.K)

0,6663 0,6

cp(kJ/kg.K)

4,184 4,184

(kg/L) 1 1Te (C) 65 20


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Trocador de calor casco e tubos

Ao fazer o experimento com o trocador de calor casco e tubos, obtivemos os dados queesto representados na tabela 2.

Tabela2: Dados obtidos no experimento com trocador de calor casco e tubos.

Vazo dofluidoquente(L/min)

Vazo dofluido frio

(L/min)

Ts (fluidoquente)

Te (fluidoquente)

Te ( fluidofrio)

Ts (fluidofrio)

0.6 0.54 56.6 64.9 21.6 32.20.6 1.54 52.5 64.2 22.3 26.4

0.59 2.56 50.9 63.6 22.6 251.57 2.58 55.1 62.4 22.9 27.21.52 1.54 57.2 64.2 23 29.81.55 0.5 61 65.6 23 38.42.56 0.51 62 65.3 22.9 40.52.55 1.55 58.9 63.7 22.8 31.12.53 2.6 57.1 62.7 22.7 28.1

Para a realizao dos clculos foi necessrio conhecer algumas informaes do trocador,

essas informaes encontram-se na tabela 3.Tabela 3: Dados do trocador de calor casco e tubos

Trocador de Calor Casco e Tubos

Nmero de tubos 7

Nmero de passagens 1

Comprimento (m) 0,144

Dimetro externo do tubo interno (m) 0,00635

Dimetro interno do tubo interno (m) 0,00615

rea de troca trmica (m ) 0,00021

Assim, com os dados experimentais que foram coletados durante o ensaio e com os dadosdo trocador foi possvel a realizao dos clculos, que sero apresentados a seguir. Vale ressaltarque ser apresentado o clculo da primeira linha de dados.


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Para o clculo da quantidade de calor do fluido quente e do frio, utilizou-se o mtodo

abaixo.TcmQ PQuentetrocado )(

CCKg

kJ

sL

kgLQ QuenteQuentetrocado

3,8184,4

min

60

1

1

1

min60,0)(

skJQ Quentetrocado /34694,0)(

TcmQ PFriotrocado )(

CCKg

kJ

sL

kgLQ FrioFriotrocado

6,10184,4

min

60

1

1

1

min54,0)(

skJQ Friotrocado /398772,0)(

Com as quantidades de calor do fluido quente e do fluido frio calculadas, pode-se, ento,calcular a quantidade de calor perdida para cada ensaio.

)()( FriotrocadoQuentetrocadoPerdido QQQ skJ/051832,0

Calculou-se tambm o coeficiente global de transferncia de calor como mostrado

abaixo.

Ln

erimentalTA

QU

exp

4,97144,0000635,0

34694,0

CsmkJ ../835,1 2


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PQuente CVazoC

Ckg

kJ

sL

KgL

.184,4

min

60

1

1

1

min60,0

CskJCQuente ./042,0

PFrio CVazoC

Ckg

kJ

sL

KgL

.184,4

min

60

1

1

1

min54,0

CskJCFrio ./038,0

Com o calculo de Cquente e Cfrio possvel determinar o Cmin, que ser sempre o menor

valor entre eles. Como o Cfrio resultou em um valor menor, ele torna-se o Cmin.

Este Cmin usado para o clculo da efetividade.

inCinHmn TTCQ

,,

2,329,64038,034694,0

213,0

Feito isso, parte-se para o clculo do coeficiente de pelcula de transferncia de calor.

smkg

m

sKg

a

wG

t

./619,4700021,0

min601

min60,0

2

2

idGRe

0005,0

00615,0619,47 714,585

14,03154 PrRe027,0 wi

id

Kh

16663,0

0005,04184714,585027,0

00615,0

6663,0 31

54

ih


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CmWhi ./355,7012

Esse coeficiente de pelcula de transferncia de calor do tubo interno tem que sercorrigindo, sendo assim tem-se:

CmWd

dhh iii ./265,67900635,0

00615,0355,7012

0

0,

E por fim, calcula-se o coeficiente de transferncia de calor da seo anular.

oi

o

hU

h

,exp

11

1

265,679

1

1000.835,1

1

1

KmWho ./92,20442

Abaixo, nas tabelas 4 e 5, encontram-se os valores de todos os ensaios com seusrespectivos resultados.

Tabela 4: Resultados obtidos.

Qtrocador quente(KJ/s)

Qtrocador frio(KJ/s)

Qperdido (KJ/s) Uexperimental KJ/m2.s.C

0.347 0.399 -0.0518 0.510

0.489 0.440 0.0492 0.7180.522 0.428 0.0940 0.782

0.798 0.773 0.0256 1.179

0.741 0.730 0.0117 1.075

0.497 0.536 -0.0397 0.765

0.589 0.625 -0.0368 0.932

0.853 0.896 -0.0435 1.236

0.987 0.978 0.0089 1.423


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Tabela 5: Resultados obtidos

Cquente(KJ/s.C)

Cfrio(KJ/s.C)

G(Kg/m2.s)

Re hi(W/m2.C)

hi,0(W.m2.C)

h0(W/m2.C)

0.042 0.038 0.213 47.62 585.71 701.35 679.26 2044.92

0.042 0.107 0.109 47.62 585.71 701.35 679.26 -12493.680.041 0.178 0.071 46.83 575.95 691.99 670.19 -4677.060.109 0.180 0.112 124.60 1532.62 1514.04 1466.35 6016.920.106 0.107 0.168 120.63 1483.81 1475.34 1428.87 4335.880.108 0.035 0.335 123.02 1513.10 1498.59 1451.39 1616.600.178 0.036 0.391 203.17 2499.05 2238.77 2168.25 1634.100.178 0.108 0.193 202.38 2489.29 2231.77 2161.48 2884.440.176 0.181 0.136 200.79 2469.76 2217.75 2147.90 4214.27

Nesse ensaio foi possvel verificar que h dois valores de h0 que so negativos. Isso podeter ocorrido devido a um erro de leitura quando o experimento foi executado. Por tanto, parafeito de comparao esses valores sero desconsiderados.

Atravs da tabela pode-se verificar que ao aumentar a vazo do fluido frio e mantendo avazo de fluido quente, o coeficiente convectivo aumenta tambm.

Trocador tipo serpentina

Abaixo esto os dados da serpentina.

Tabela 6 - Dimenses da serpentina.

Dimenses do TrocadorL (m) 1,15do (m) 0,00635di (m) 0,00493A (m) 0,02294148at (m) 1,9089E-05

Trocador serpentinaContnuo

Para este trocador, coletou-se 45 pontos experimentais, os quais relacionavam diferentesrotaes (0%, 20%, 40%, 60% e 80%) com 3 vazes quentes e 3 vazes frias (0,5L/min,1,5L/min e 2,5L/min). Obteve-se ento, a tabela 7 abaixo:


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Tabela 7- Dados coletados para o trocador tipo serpentina em regime contnuo.

Vazo (L/min) Temperatura de entrada(C)

Temperatura de sada(C)

Rotao

[%]

T (C)

FluidoFrio

FluidoQuente

FluidoFrio

FluidoQuente

FluidoFrio

FluidoQuente

FluidoQuente

FluidoFrio

0,50 0,54 21,7 65,3 32,7 52,8 0 12,5 11,00,51 0,54 21,7 65,5 38,1 50,0 20 15,5 16,40,51 0,53 21,8 64,0 38,2 47,1 40 16,9 16,50,50 0,52 21,8 63,5 38,8 46,0 60 17,4 17,00,50 0,52 21,7 63,1 39,4 45,7 80 17,4 17,61,53 0,53 21,7 64,5 33,0 48,5 0 15,9 11,31,55 0,52 21,8 64,4 31,0 46,1 20 18,3 9,2

1,56 0,52 21,8 63,4 30,3 41,9 40 21,5 8,51,55 0,51 21,6 62,9 30,5 39,8 60 23,1 8,81,55 0,51 21,6 62,5 30,0 39,0 80 23,5 8,32,58 0,51 21,7 64,5 27,5 44,1 0 20,4 5,82,58 0,48 21,5 64,6 26,5 43,0 20 21,6 5,02,60 0,52 21,5 63,8 26,8 39,8 40 24,0 5,32,60 0,49 21,4 63,2 27,2 38,0 60 25,1 5,82,60 0,52 21,4 63,2 27,2 37,1 80 26,2 5,82,61 1,55 21,3 63,4 27,9 53,1 0 10,3 6,62,62 1,55 21,3 64,1 28,3 53,3 20 10,8 6,92,63 1,54 21,3 63,8 29,7 50,7 40 13,1 8,42,63 1,53 21,6 62,9 31,0 48,1 60 14,7 9,42,62 1,51 21,7 61,7 31,0 46,6 80 15,1 9,31,56 1,57 21,7 67,5 30,6 57,9 0 9,6 8,81,56 1,56 21,5 66,8 31,6 56,5 20 10,4 10,11,54 1,54 21,7 64,5 33,5 52,1 40 12,4 11,81,55 1,53 21,4 63,4 34,9 49,9 60 13,6 13,41,56 1,53 21,5 63,1 35,2 49,1 80 14,0 13,70,53 1,57 21,5 67,9 33,8 60,8 0 7,0 12,30,53 1,57 21,5 66,8 39,1 58,7 20 8,1 17,50,53 1,53 21,7 66,0 40,6 55,9 40 10,1 18,8

0,54 1,55 21,5 64,3 43,6 54,7 60 9,5 22,00,54 1,55 21,5 64,1 44,5 54,5 80 9,6 23,00,53 2,60 21,4 66,5 39,1 63,0 0 3,5 17,60,53 2,55 21,4 65,5 43,0 61,0 20 4,4 21,50,52 2,58 21,5 64,1 44,1 58,7 40 5,4 22,70,53 2,53 21,3 63,3 45,9 57,8 60 5,6 24,70,54 2,55 21,2 63,4 47,8 57,5 80 5,9 26,5


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1,56 2,58 21,1 66,2 38,3 61,6 0 4,6 17,11,56 2,58 21,2 65,1 34,7 59,7 20 5,4 13,51,58 2,54 21,1 62,7 35,2 55,3 40 7,5 14,11,56 2,53 21,2 61,6 35,8 52,7 60 8,8 14,61,57 2,47 21,1 60,5 36,7 51,6 80 8,9 15,5

2,58 2,54 20,9 65,6 28,7 59,1 0 6,5 7,82,59 2,58 21,0 66,0 28,6 58,8 20 7,2 7,62,59 2,56 21,0 63,7 30,5 55,2 40 8,4 9,52,59 2,48 21,0 61,0 31,4 51,5 60 9,5 10,42,61 2,47 21,1 57,6 30,9 48,2 80 9,3 9,8

A partir dos dados experimentais, calculou-se para a primeira linha da Tabela 3 oscalores, coeficiente global de transferncia de calor experimental e a efetividade :

( ) ( ) (

)

(

)

( ) ( ) (

)

(

)

( ) ( )(

)

(

)


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( ) ( )(

)

(

)

Para o clculo da efetividade, utiliza-se o menor valor de CPcalculado, portanto:

Tabela 8- Valores calculados para determinao da efetividade.

Q trocado (kJ/s) Qperdido

(kJ/s)

Tln(C)

Uexperiment

al(kJ/s.m.C

)

CPq(kJ/s.C

)

CPf(kJ/s.C

)

Cpmin(kJ/s.C

)

FluidoQuente

FluidoFrio

0,469155

0,384927

0,084228

30,38039

0,673133437

0,037386

0,035037

0,035037

0,306749

0,585009

0,578126

0,006883

24,47464

1,041897324

0,037795

0,035343

0,035343

0,378335

0,62127 0,579897

0,041373

21,33589

1,269253026

0,036773

0,035241

0,035241

0,417874

0,63746 0,591882

0,045578

19,71599

1,409330646

0,036569

0,034833

0,034833

0,438873

0,626776 0,617594 0,009182 18,62948 1,466528694 0,035956 0,035037 0,035037 0,4325470,58373

21,20631

4-

0,6225826,8701

90,9469382

910,03667

10,10694

90,03667

10,37257

10,66035

40,99301

4-

0,3326626,5335

11,0848271

940,03616

10,10817

50,03616

10,42889

90,77908

10,92167 -

0,1425923,5640

71,4411563

780,03626

30,10848

20,03626

30,51582

60,82099

80,95604

1-

0,1350421,4742

71,6664886

190,03554

80,10817

50,03554

80,55976

30,84142

8

0,90066

2

-

0,05923

21,1064

8

1,7377191

01

0,03575

2

0,10786

9

0,03575

2

0,57517

90,72587

71,04522

1-

0,3193427,7061

11,1420002

370,03565 0,17988

30,03565 0,47548

50,72971

30,89692

1-

0,1672127,6412

11,1507304

490,03381

10,18008

80,03381

10,50170

30,87183

30,96336

8-

0,0915324,8196

91,5311422

330,03636

50,18100

70,03636

50,56697

5


15/47

0,860506

1,042912

-0,18241

22,92172

1,636383597

0,03422 0,181007

0,03422 0,602339

0,949063

1,054718

-0,10565

22,13056

1,86930917

0,036263

0,181518

0,036263

0,625438

1,11660

5

1,19989

5

-

0,08329

32,9232

8

1,4783426

22

0,10837

9

0,18202

9

0,10837

9

0,24478

1,171495

1,265653

-0,09416

33,09509

1,542962488

0,108073

0,182539

0,108073

0,253425

1,40889 1,548861

-0,13997

30,50648

2,013092303

0,107664

0,183356

0,107664

0,307692

1,571061

1,719924

-0,14886

27,45556

2,494257431

0,106541

0,183459

0,106541

0,357396

1,597217

1,69727 -0,10005

25,89272

2,68883841

0,105519

0,182948

0,105519

0,37851

1,052343

0,959652

0,092692

35,7824 1,281936784

0,109401

0,108584

0,108584

0,211602

1,129299

1,094255

0,035044

34,09529

1,443753582

0,109095

0,108788

0,108788

0,229092

1,326249

1,269793

0,056456

29,03061

1,991348965

0,107358

0,10746 0,107358

0,288813

1,448982

1,453919

-0,00494

26,21333

2,409456869

0,106745

0,108277

0,106745

0,323256

1,497323

1,485941

0,011382

25,22744

2,587144956

0,106847

0,108686

0,106847

0,33725

0,768507

0,45069 0,317817

35,83339

0,934843152

0,109299

0,036773

0,036773

0,451001

0,88923 0,642822

0,246408

30,73362

1,261185481

0,109707

0,036671

0,036671

0,535143

1,076853

0,693093

0,38376 27,29681

1,719582716

0,106541

0,036773

0,036773

0,661218

1,029016

0,823302

0,205713

23,53072

1,906186893

0,108073

0,037386

0,037386

0,644215

1,036248

0,866346

0,169902

22,51129

2,006512374

0,108277

0,037591

0,037591

0,646696

0,629639

0,653605

-0,02397

33,3688 0,822488445

0,18162 0,03708 0,03708 0,377183

0,78884

7

0,80064

8

-0,0118 29,1507

4

1,1795649

98

0,17753

4

0,03718

2

0,03718

2

0,48170

70,965073

0,82852 0,136554

26,10361

1,611529395

0,179679

0,036569

0,036569

0,619811

0,983109

0,919361

0,063748

23,81472

1,79942918

0,176615

0,037284

0,037284

0,627197

1,052528

0,999374

0,053154

22,09915

2,076044693

0,178147

0,037693

0,037693

0,662666

0,82469 1,86273 - 33,0211 1,0886344 0,17967 0,10868 0,10868 0,16836


16/47

9 3 1,03803 3 58 9 6 6 40,96671

91,47140

1-

0,5046833,5664 1,2553771

650,17998

60,10878

80,10878

80,20243

71,32477

71,54707 -

0,2222929,5893 1,9515821

150,17733 0,11001

40,11001

40,28911

9

1,560901 1,585924 -0,02502 26,96816 2,522915267 0,176615 0,108992 0,108992 0,3550821,53230

61,70029

3-

0,1679925,2081

52,6496171

790,17242

70,10950

30,10950

30,35556

11,14828

71,39814

2-

0,2498537,0438

21,3511803

310,17681

90,18008

80,17681

90,14551

41,2992 1,36606

1-

0,0668637,0826

51,5271581

130,17978

10,18049

60,17978

10,16069

51,50571

71,71956

5-

0,2138532,8770

61,9963142

320,17824

90,18059

80,17824

90,19794

11,64107

8

1,86841

9

-

0,22734

28,9050

6

2,4747652

16

0,17324

4

0,18049

6

0,17324

4

0,23716

41,60903

21,77862 -

0,1695925,7091

22,7280734

680,17252

90,18213

10,17252

90,25603

2

Posteriormente, estimou-se os coeficientes de troca trmica hi, hi,o e ho.

(

)

( )

( )

(

)


17/47

( ) ()

Tabela 9 - Valores calculados para determinao do coeficiente de troca trmica.

G(kg/s.m)

Re hi(W/m.K)

hi,o(W/m.K)

ho(W/m.K)

468,0987 4615,453 4562,352 3542,109 831,0674473,2145 4665,895 4602,198 3573,045 1470,774460,4249 4539,79 4502,419 3495,579 1992,868457,867 4514,569 4482,397 3480,034 2368,528

450,1933 4438,906 4422,196 3433,296 2560,052

459,146 4527,179 4492,411 3487,808 1299,846452,7512 4464,127 4442,286 3448,893 1582,635454,0301 4476,737 4452,322 3456,685 2471,622445,0774 4388,464 4381,949 3402,048 3266,655447,6354 4413,685 4402,084 3417,681 3535,181446,3564 4401,074 4392,019 3409,867 1717,063423,3351 4174,085 4209,847 3268,432 1776,022455,3091 4489,348 4462,353 3464,472 2743,763428,451 4224,527 4250,497 3299,992 3245,988

454,0301 4476,737 4452,322 3456,685 4070,626

1356,975 13379,77 10689,96 8299,451 1798,7451353,138 13341,94 10665,77 8280,672 1896,3071348,022 13291,5 10633,5 8255,617 2662,2751333,953 13152,78 10544,63 8186,618 3587,1821321,164 13026,67 10463,67 8123,765 4019,0961369,764 13505,87 10770,49 8361,971 1514,0491365,927 13468,04 10746,35 8343,227 1745,867


18/47

1344,185 13253,66 10609,28 8236,814 2626,2851336,511 13178 10560,8 8199,174 3412,181337,79 13190,61 10568,89 8205,45 3778,486

1368,485 13493,26 10762,44 8355,724 1052,611373,601 13543,71 10794,62 8380,704 1484,598

1333,953 13152,78 10544,63 8186,618 2176,8191353,138 13341,94 10665,77 8280,672 2476,2011355,696 13367,16 10681,9 8293,193 2646,9292273,988 22421,52 16156,57 12543,61 880,20372222,829 21917,1 15865,13 12317,34 1304,4892249,687 22181,92 16018,3 12436,26 1851,4462211,319 21803,6 15799,37 12266,29 2108,7812230,503 21992,76 15908,93 12351,35 2495,4932249,687 22181,92 16018,3 12436,26 1193,0732253,524 22219,75 16040,16 12453,22 1396,116

2220,271 21891,88 15850,53 12306,00 2319,4132211,319 21803,6 15799,37 12266,29 3176,192158,881 21286,57 15498,93 12033,03 3397,7962213,877 21828,82 15813,99 12277,64 1518,2692250,966 22194,53 16025,59 12441,91 1740,8332231,782 22005,37 15916,23 12357,01 2380,9672169,113 21387,45 15557,67 12078,63 3112,4732160,16 21299,18 15506,28 12038,73 3527,414

Analisando os valores calculados, conclu-se que a rotao um fator importante para o

processo de transferncia de calor, pois com o aumento da agitao, h aumento na turbulnciado sistema melhorando a troca trmica, e consequentemente, obtm-se um valor mais alto docoeficiente de troca trmica h.

A perda de calor do trocador de calor para o meio ambiente mostrou-se desprezvelquando comparado com a troca de calor realizada pelos fluidos, sendo que em vrios casos essevalor foi negativo, ou seja, o reator estava roubando calor do ambiente ao invs de perd-lo;portanto sua desconsiderao nos clculos tericos no influencia significativamente noresultado final.

Com os valores do coeficiente de troca trmica global U, pode-se traar curvas deoperao para diferentes rotaes em funo das vazes de fluido quente, e vice-versa; afim dese estudar o comportamento do coeficiente global de troca trmica. Os dados foram ajustadospara uma equao polinomial de segundo grau.


19/47

Tabela 10 - Valores mdios utilizados na construo dos grficos abaixo.

Vazomdia de

FluidoQuente

(L/min)

U medio(kJ/s.m.C)

Rotao(%)

0,5259 0,9469 00,5186 1,0848 200,5215 1,4412 400,5098 1,6364 600,5156 1,7377 801,5674 1,2819 01,5645 1,4438 201,5396 1,9913 401,5308 2,4095 60

1,5322 2,5871 802,5767 1,0886 02,5781 1,2554 202,5562 1,9516 402,5327 2,4748 602,4741 2,6496 80


20/47

Figura 3 - Comportamento do coeficiente global de troca trmica em funo da rotao para diferentes vazes de

fluido quente.

A partir da equao de reta para a vazo de 1,5L/min de fluido quente mostrado na figura

3 acima, calculou-se o valor mdio de U para uma rotao de 50%, condies nas quais foirealizado o experimento em regime de batelada.

U = -2E-05.r2 + 0,0193.r + 1,2135

U = -2E-05.(50)2 + 0,0193. 50 + 1,2135

U = 2,1285 kJ/s.m.C

No grfico representado na figura 4, tem-se o comportamento dos valores mdios de Uem funo das vazes de fluido quente para cada rotao utilizada no ensaio.

y = -4E-05x2 + 0.014x + 0.9093

y = -2E-05x2 + 0.0193x + 1.2135

y = -3E-05x2 + 0.0239x + 0.9933

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

0 20 40 60 80 100

U

(kJ/s.m

.C)

rotao(%)

Valores mdios de U x Porcentagem de rotao paradiferentes vazes de fluido quente

Vazo 0,5

L/min

Vazo 1,5

L/min

Vazo 2,5

L/min


21/47

Figura 4 - Comportamento do coeficiente global de troca trmica em funo da vazo de fluido quente para

diferentes rotaes.

y = -0.2502x2 + 0.8455x + 0.5715

y = -0.2569x2 + 0.8782x + 0.6985

y = -0.2848x2 + 1.1275x + 0.9307

y = -0.3421x2 + 1.4552x + 0.9835

y = -0.3928x2 + 1.6399x + 0.9966

0.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

0.0000 1.0000 2.0000 3.0000

U

(kJ/s.m

.C)

Q (L/min)

Valores mdios de U x Vazo Quente para diferentesrotaes

Rotacao 0%

Rotacao 20%

Rotacao 40%

Rotacao 60%

Rotacao 80%


22/47

Trocador serpentinaBatelada

Para esta parte do experimento, fixou-se a rotao do agitador em 50% da mximarotao e fixou-se a vazo do fluido quente em 1,5L/min. O trocador ento teve seu volumecompletamente preenchido pelo fluido frio, e teve incio a passagem do fluido quente pela

serpentina, at que se atingisse o regime permanente.Como comparao, plotou-se uma curva de perfil de temperatura de sada terica em

funo do tempo, e outra curva para a temperatura real de sada do fluido frio, mostrando quehouve pouco desvio dos resultados experimentais com o terico.

Tabela 11- Dados coletados para o trocador tipo serpentina em regime batelada.

Tempo(s)

Vazo (L/min) Temperatura de entrada

(C)

Temperatura de sada

(C)

FluidoFrio FluidoQuente FluidoFrio FluidoQuente FluidoFrio FluidoQuente

1 0,01 1,36 21,8 63,9 26,5 35,26 0,00 1,47 21,9 66,3 27,2 49,011 0,01 1,46 22,4 67,3 28,4 49,616 0,00 1,47 22,2 66,4 29,3 50,021 0,01 1,47 22,5 65,4 30,2 50,026 0,00 1,47 22,9 64,5 31,0 49,8

32 0,01 1,45 23,1 63,7 32,2 49,936 0,00 1,48 23,2 63,7 32,9 50,141 0,01 1,46 23,4 63,5 33,6 50,346 0,01 1,47 23,6 63,7 34,4 50,751 0,00 1,48 23,7 63,8 35,0 51,356 0,01 1,48 23,7 64,0 35,5 51,561 0,01 1,46 24,0 64,0 36,2 51,766 0,00 1,47 24,1 64,1 37,1 52,571 0,01 1,46 24,2 64,2 37,7 52,676 0,01 1,46 24,3 64,4 38,2 53,1

810,01 1,48 24,4 64,6 39,2 53,4

86 0,01 1,49 24,5 64,6 39,5 53,891 0,01 1,50 24,7 64,7 40,4 54,196 0,01 1,48 24,8 65,0 41,0 54,7101 0,00 1,50 25,0 65,1 41,3 54,8106 0,01 1,51 25,0 65,1 42,0 55,3111 0,01 1,49 25,1 65,2 42,5 55,6116 0,01 1,49 25,1 65,5 43,1 56,1


23/47

121 0,01 1,51 25,3 65,7 43,6 56,4126 0,01 1,49 25,3 65,7 44,2 56,6131 0,01 1,51 25,4 66,0 44,7 56,9136 0,00 1,50 25,5 66,1 45,3 57,3141 0,01 1,50 25,6 66,0 45,5 57,6

146 0,00 1,50 25,5 66,1 46,1 58,0151 0,01 1,51 25,7 66,5 46,7 58,2156 0,01 1,50 25,6 66,7 47,1 58,3161 0,01 1,50 25,6 66,6 47,7 58,6166 0,01 1,51 25,6 66,7 48,0 58,9171 0,01 1,52 25,7 66,8 48,4 59,1176 0,01 1,52 25,8 67,0 49,2 59,4181 0,01 1,53 26,0 66,8 49,5 59,6186 0,01 1,54 25,8 66,9 49,8 59,6191 0,01 1,51 25,9 67,0 50,1 60,0

196 0,01 1,52 25,9 67,1 50,7 60,2201 0,01 1,52 26,1 67,0 51,0 60,2206 0,00 1,52 26,1 67,2 51,3 60,5211 0,00 1,54 26,1 67,4 51,7 60,8216 0,01 1,54 26,1 67,3 52,0 60,9221 0,01 1,53 26,2 67,3 52,7 61,3226 0,01 1,53 26,3 67,3 53,1 61,3231 0,01 1,51 26,4 67,4 53,2 61,6236 0,00 1,53 26,4 67,5 53,7 61,5241 0,01 1,53 26,4 67,1 53,8 61,5246 0,01 1,52 26,4 67,2 53,9 61,8251 0,01 1,53 26,4 67,1 54,5 61,8256 0,00 1,52 26,4 67,3 54,5 62,4261 0,01 1,55 26,4 67,3 54,9 62,2266 0,01 1,51 26,4 67,2 55,3 62,3271 0,01 1,53 26,6 67,0 55,7 62,6276 0,00 1,52 26,6 67,0 55,9 62,5281 0,01 1,52 26,7 67,0 56,0 62,6286 0,01 1,52 26,6 66,9 56,2 62,5291 0,01 1,53 26,7 67,2 56,6 62,8295 0,01 1,54 26,6 67,1 56,7 62,7

301 0,01 1,53 26,6 67,1 57,0 63,0306 0,01 1,53 26,8 66,9 57,4 62,9311 0,01 1,53 26,8 66,9 57,6 62,9316 0,01 1,53 26,8 66,9 57,7 63,3321 0,01 1,53 26,7 66,8 57,9 63,3326 0,01 1,53 26,8 67,0 58,0 63,1331 0,00 1,53 26,7 67,0 58,3 63,3


24/47

336 0,01 1,56 26,9 66,8 58,2 63,3341 0,01 1,54 26,8 66,9 58,7 63,5346 0,01 1,53 26,9 66,7 59,1 63,5351 0,01 1,53 26,9 66,6 59,1 63,4356 0,00 1,55 26,9 66,2 59,2 63,3

361 0,01 1,54 27,0 66,2 59,1 63,4366 0,01 1,53 27,1 66,1 59,6 63,4371 0,01 1,55 27,0 66,0 59,5 63,3376 0,01 1,56 27,1 66,2 59,8 63,3381 0,00 1,55 27,1 66,3 59,9 63,6386 0,01 1,55 27,1 66,2 60,0 63,6391 0,01 1,54 27,1 66,0 60,2 63,4396 0,01 1,54 27,1 65,5 60,4 63,5401 0,01 1,54 27,2 65,3 60,5 63,2406 0,01 1,51 27,1 65,5 60,5 63,1

411 0,01 1,53 27,2 65,6 60,7 63,3416 0,01 1,54 27,0 65,6 60,7 63,3421 0,01 1,51 27,2 65,8 60,8 63,5426 0,01 1,53 27,2 65,9 60,9 63,8431 0,01 1,54 27,2 66,0 61,1 63,7436 0,00 1,54 27,1 65,7 61,4 63,8441 0,01 1,54 27,2 65,6 61,4 63,7446 0,01 1,53 27,3 65,2 61,4 63,5451 0,01 1,55 27,1 65,0 61,3 63,3456 0,01 1,53 27,3 65,1 61,5 63,4461 0,01 1,48 27,2 65,2 61,7 63,4466 0,01 1,54 27,3 65,4 61,6 63,8471 0,01 1,52 27,2 65,5 61,7 63,7476 0,00 1,53 27,3 65,7 61,5 64,0481 0,01 1,52 27,2 65,9 61,7 64,0486 0,01 1,54 27,3 65,6 62,0 63,8491 0,01 1,54 27,2 65,3 62,3 63,8496 0,01 1,54 27,4 65,0 62,1 63,8501 0,01 1,52 27,4 64,8 62,1 63,7506 0,01 1,51 27,3 65,1 62,2 63,6511 0,01 1,53 27,3 65,2 62,1 63,9

516 0,01 1,52 27,4 65,2 62,5 64,0521 0,01 1,51 27,3 65,5 62,1 64,2526 0,00 1,53 27,4 65,6 62,3 64,3531 0,01 1,53 27,4 65,5 62,5 64,1536 0,01 1,51 27,5 65,3 62,5 64,1541 0,00 1,52 27,5 65,1 62,5 63,8546 0,01 1,53 27,3 65,0 62,7 63,9


25/47

551 0,01 1,52 27,5 64,8 62,6 64,0556 0,01 1,54 27,5 65,0 62,5 63,9561 0,01 1,54 27,6 65,1 62,5 64,0566 0,00 1,52 27,4 65,3 62,6 64,2571 0,01 1,52 27,4 65,4 62,9 64,2

576 0,01 1,55 27,5 65,6 62,7 64,4581 0,01 1,53 27,6 65,4 62,9 64,3586 0,00 1,52 27,5 65,5 62,9 64,3591 0,00 1,54 27,5 65,1 63,1 64,3596 0,00 1,53 27,5 64,9 63,0 64,1601 0,00 1,52 27,6 64,9 63,3 64,0605 0,01 1,52 27,5 64,9 63,0 64,0611 0,01 1,51 27,5 65,1 63,1 64,1616 0,01 1,52 27,6 65,1 63,3 64,3621 0,01 1,51 27,7 65,0 63,1 64,3

626 0,00 1,51 27,5 64,8 63,0 64,0631 0,01 1,52 27,6 64,6 63,2 64,0636 0,01 1,54 27,6 64,6 63,2 64,1641 0,01 1,52 27,8 64,5 63,4 63,8646 0,01 1,54 27,6 64,7 63,3 64,0651 0,00 1,56 27,8 64,8 63,6 64,0656 0,01 1,51 27,6 65,0 63,4 64,2661 0,01 1,54 27,7 65,2 63,3 64,4666 0,01 1,51 27,6 65,4 63,5 64,5671 0,01 1,53 27,7 65,4 63,4 64,6675 0,01 1,52 27,7 65,0 63,6 64,5681 0,01 1,53 27,7 64,9 63,5 64,4686 0,01 1,53 27,8 64,9 63,6 64,3691 0,01 1,52 27,9 64,7 63,5 64,1695 0,01 1,52 27,8 64,6 63,6 64,2701 0,01 1,54 27,9 64,6 63,6 64,2706 0,01 1,54 27,8 64,6 63,7 64,3711 0,01 1,52 27,9 64,7 63,7 64,4716 0,01 1,53 27,7 64,8 63,8 64,4721 0,00 1,50 27,8 64,7 63,8 64,2726 0,01 1,51 27,9 64,5 63,7 64,1

731 0,01 1,53 27,8 64,4 63,6 64,3736 0,01 1,53 27,9 64,1 63,8 63,9741 0,01 1,50 27,8 64,0 63,7 64,1745 0,01 1,52 27,8 64,3 63,8 64,0750 0,01 1,55 27,9 64,4 63,8 64,1756 0,01 1,52 28,0 64,7 63,7 64,3761 0,01 1,51 28,0 64,6 63,5 64,2


26/47

766 0,01 1,53 27,9 64,5 63,5 64,1771 0,01 1,51 28,0 64,5 63,9 64,2776 0,00 1,54 28,1 64,4 63,8 64,1781 0,01 1,53 28,0 64,4 63,8 64,1786 0,01 1,53 28,2 64,5 63,8 64,1

791 0,00 1,53 27,9 64,8 63,5 64,3796 0,01 1,53 28,1 65,1 63,7 64,4801 0,01 1,53 28,0 65,2 63,6 64,3806 0,01 1,52 28,1 65,0 63,9 64,5811 0,00 1,52 28,2 64,8 63,9 64,3815 0,01 1,53 28,0 64,8 63,9 64,4820 0,01 1,54 28,1 64,7 63,9 64,2

Analogamente a experincia anterior, determinou-se efetividade utilizando-se as mesmas

equaes.A partir da equao abaixo, e com os dados da tabela 8, pode-se calcular o valor da

temperatura terica de sada do fluido frio.

t

cm

cm

cm

AUTTTT

cpc

HpH

HpH

eceHeHsc ..

.

.

.exp1exp

,

,

,

,,,,

Clculo da primeira linha da tabela para determinao da temperatura:

C99,211.184,4.88,1

184,4.0254,0

184,4.0254,0

0229,0.1285,2exp1exp8,219,639,63,

scT

Tabela 12Valores mdios utilizados no clculo de Tc,s.

Valores mdios

U exp(kJ/s.m.C) 2,1285

m quente(Kg/s)

0,025415039

m frio (Kg/s) 1,88


27/47

Tabela 13Valores calculados para determinao da efetividade e temperatura terica de sada do fluido frio.

T (C) Qtrocadoquente(kJ/s)

Tln(C)

Uexperimenta

l(kJ/s.m.C)

CPq(kJ/s.C)

Cpmin(kJ/s.C)

Tsada,frio

terica(C)

Fluido

Quente

Fluid

o Frio

28,7 4,7 2,718685

21,17213

5,597225839

0,094692

0,094692

0,682135

21,98634

17,3 5,3 1,77241 31,71941

2,435665491

0,102251

0,102251

0,390539

23,22986

17,7 6,1 1,80511 31,60394

2,489664613

0,101842

0,101842

0,394137

24,75949

16,4 7,1 1,67922

5

30,9444 2,36540390

7

0,10235

3

0,10235

3

0,37127

1

25,5997

615,4 7,7 1,572702

29,88081

2,294206767

0,102251

0,102251

0,35877 26,76497

14,6 8,1 1,497811

28,66828

2,277372228

0,102251

0,102251

0,352941

27,9877

13,8 9,1 1,39882 27,5064 2,216698791

0,101229

0,101229

0,340964

29,11222

13,6 9,6 1,401314

27,22358

2,2437207 0,102863

0,102863

0,33655 29,88318

13,2 10,2 1,338603

26,76019

2,180425741

0,101536

0,101536

0,328467

30,79836

12,9 10,7 1,32571 26,4548 2,184352504

0,102455

0,102455

0,323171

31,82701

12,5 11,3 1,28707 26,45807

2,120423551

0,102966

0,102966

0,311436

32,68054

12,5 11,8 1,288402

26,29167

2,136052185

0,103476

0,103476

0,309466

33,51855

12,3 12,2 1,25062 25,87663

2,106668317

0,101638

0,101638

0,307317

34,45997

11,6 13,0 1,187999

25,78963

2,007934728

0,102659

0,102659

0,289377

35,31926

11,6 13,5 1,18351

5

25,4263

6

2,02893531

8

0,10184

2

0,10184

2

0,29024

4

36,0903

911,3 13,9 1,14755

425,4443

81,96589264

90,10174 0,10174 0,28136

436,8946

411,1 14,7 1,15084

625,0041 2,00624747

60,10337

40,10337

40,27737

237,7323

610,8 15,0 1,12941

925,0929

41,96192311

90,10419

10,10419

10,26974

538,4574

4


28/47

10,6 15,7 1,115593

24,59239

1,977349341

0,104804

0,104804

0,26553 39,261

10,3 16,2 1,063985

24,69889

1,877744669

0,103272

0,103272

0,255758

40,05933

10,3 16,3 1,07570

1

24,4476

4

1,91793152

9

0,10490

6

0,10490

6

0,25578

6

40,8403

49,8 17,0 1,032607

24,33697

1,849469111

0,105213

0,105213

0,244228

41,4276

9,7 17,4 1,003369

24,09943

1,814815471

0,103783

0,103783

0,240876

42,13618

9,4 18,0 0,978994

24,11213

1,76979543 0,103885

0,103885

0,233374

42,81107

9,3 18,3 0,979328

24,01796

1,777340435

0,105009

0,105009

0,230676

43,58568

9,1 18,9 0,944414

23,71824

1,735635784

0,103987

0,103987

0,224638

44,12985

9,1 19,3 0,956474

23,61795

1,765264703

0,105315

0,105315

0,223827

44,82847

8,8 19,7 0,926249

23,46545

1,720589863

0,104804

0,104804

0,21781 45,49457

8,4 19,9 0,882721

23,43589

1,641801426

0,104498

0,104498

0,20919 46,00057

8,1 20,6 0,850316

23,33356

1,588465881

0,104906

0,104906

0,2 46,47059

8,3 20,9 0,879339

23,10759

1,658747922

0,105315

0,105315

0,20479 47,27656

8,3 21,5 0,86911 23,01095

1,646336188

0,104702

0,104702

0,20214 47,76092

7,9 22,1 0,824978

22,72329

1,582522721

0,104294

0,104294

0,193317

48,19333

7,8 22,4 0,825168

22,69261

1,585026168

0,105621

0,105621

0,19025 48,72701

7,7 22,7 0,812045

22,61229

1,565360078

0,105928

0,105928

0,186683

49,26646

7,7 23,3 0,811262

22,21339

1,591933207

0,105826

0,105826

0,186019

49,88053

7,3 23,5 0,77661

2

21,9769

6

1,54033564 0,10674

5

0,10674

5

0,17801

7

50,2458

97,3 23,9 0,778842

21,87524

1,551940837

0,107052

0,107052

0,17717 50,62539

7,1 24,2 0,745639

21,84947

1,487530952

0,105315

0,105315

0,172209

51,15293

6,9 24,8 0,734461

21,58635

1,48309277 0,105928

0,105928

0,168246

51,55551

6,8 24,9 0,71825 21,2199 1,47540446 0,10582 0,10582 0,16606 51,9653


29/47

1 2 1 6 6 9 86,7 25,2 0,71446 21,3571

21,45818982 0,10603 0,10603 0,16370

152,4738

46,6 25,6 0,70633

521,3337

31,44318768

20,10715

40,10715

40,15938

652,9637

2

6,4 25,9 0,691298 21,06985 1,430151902 0,107256 0,107256 0,156398 53,271696,1 26,5 0,64754

520,7753

21,35862908

60,10694

90,10694

90,14726

853,6498

86,1 26,8 0,64507

120,3424

31,38224004

10,10654

10,10654

10,14761

954,0179

65,8 26,9 0,60679

620,5668

91,28603364

10,10531

50,10531

50,14047

654,3941

26,1 27,3 0,64754

520,0684

51,40648438

60,10694

90,10694

90,14709

454,8146

55,6 27,4 0,59532

4

19,8407

4

1,30789853

9

0,10694

9

0,10694

9

0,13669

1

54,8201

55,4 27,4 0,57522

820,0394

11,25122094

70,10613

20,10613

20,13293

455,2050

75,3 28,1 0,56758

219,4202

61,27394964

60,10664

30,10664

30,13069

555,4647

95,0 28,1 0,52960

619,9931

11,15465167

70,10633

70,10633

70,12171

855,8924

55,1 28,5 0,55251

419,4795

51,23635508

10,10776

70,10776

70,12529

856,1737

14,9 28,9 0,51937

619,1484

21,18229902

90,10531

50,10531

50,12095

856,3405

34,4 29,1 0,47521

518,9974

81,09036625 0,10694

90,10694

90,10990

356,5493

94,6 29,3 0,48713 18,6215

51,14027055

90,10613

20,10613

20,11339 56,7949

34,4 29,2 0,46729

918,7255

51,08777494 0,10633

70,10633

70,10895

957,0829

64,4 29,6 0,46729

918,4436

31,10440176

80,10633

70,10633

70,10882

757,2183

44,3 29,9 0,46477 18,3360

61,10486965 0,10694

90,10694

90,10722

957,6671

3

4,4 30,1 0,473135 18,14677 1,136485802 0,107664 0,107664 0,108303 57,794744,1 30,5 0,43782

218,0297

41,05848909 0,10674

50,10674

50,10120

558,0317

74,0 30,6 0,42739

717,4321

51,06870912

50,10674

50,10674

50,09987

858,1549

34,0 30,8 0,42821

517,2993

11,07897645

50,10694

90,10694

90,09963

558,3978

3


30/47

3,6 30,9 0,3857 17,53806

0,958620582

0,106745

0,106745

0,090134

58,57932

3,6 31,2 0,380852

17,33924

0,957425305

0,106847

0,106847

0,088808

58,72502

3,9 31,3 0,41657

4

16,9855 1,06903614 0,10664

3

0,10664

3

0,09708

7

59,0518

53,7 31,6 0,396124

16,88794

1,022429728

0,106745

0,106745

0,092121

59,23764

3,5 31,3 0,376084

16,95865

0,966655753

0,108482

0,108482

0,086797

59,29713

3,4 31,9 0,367994

16,62216

0,965009292

0,107664

0,107664

0,085158

59,54337

3,2 32,2 0,343674

16,06641

0,932407618

0,106643

0,106643

0,080982

59,58982

3,1 32,2 0,333898

15,98103

0,910724678

0,106847

0,106847

0,078721

59,63512

2,9 32,3 0,311638

15,63757

0,868678302

0,108175

0,108175

0,073292

59,52977

2,8 32,2 0,299083

15,73083

0,828741709

0,10746 0,10746 0,070984

59,66137

2,7 32,5 0,286669

15,19342

0,822439228

0,106745

0,106745

0,068836

59,80392

2,7 32,5 0,295792

15,06863

0,855638733

0,108175

0,108175

0,070088

59,86136

2,9 32,7 0,31252 14,76232

0,922788368

0,108482

0,108482

0,07375 60,20045

2,7 32,9 0,290784

14,9932 0,845385089

0,108277

0,108277

0,068493

60,37504

2,6 32,9 0,279417

14,89121

0,817901904

0,107971

0,107971

0,06625 60,44349

2,5 33,0 0,273107

14,37021

0,828416589

0,107562

0,107562

0,065409

60,42361

2,0 33,3 0,215335

13,91891

0,674353012

0,107562

0,107562

0,052163

60,1328

2,1 33,3 0,22541 13,43354

0,731410015

0,107358

0,107358

0,055058

60,15089

2,4 33,4 0,25197

4

13,1972

1

0,83224818

7

0,10531

5

0,10531

5

0,06234

1

60,3923

92,2 33,5 0,23976 13,34673

0,783031951

0,106745

0,106745

0,058524

60,61507

2,3 33,7 0,245675

13,40615

0,798794831

0,107052

0,107052

0,059418

60,75507

2,3 33,6 0,241455

13,46819

0,781459214

0,105213

0,105213

0,059494

61,02727

2,1 33,7 0,22348 13,7815 0,70683564 0,10643 0,10643 0,05429 61,2786


31/47

5 7 9 9 3 62,2 33,9 0,24136

613,3551

60,78777955

40,10746 0,10746 0,05800

861,4358

21,9 34,3 0,20502

512,9240

20,69149318

30,10766

40,10766

40,04943 61,2765

2

2,0 34,1 0,209285 12,81023 0,712129144 0,107154 0,107154 0,050891 61,3521

1,7 34,1 0,182775

12,3718 0,643965098

0,106949

0,106949

0,045103

61,0707

1,7 34,2 0,178909

12,19336

0,639570149

0,107767

0,107767

0,043871

60,98172

1,7 34,2 0,176874

12,01089

0,641901301

0,106541

0,106541

0,043928

61,18295

1,9 34,5 0,191618

11,70869

0,713356644

0,103272

0,103272

0,04878 61,40082

1,6 34,3 0,17315

4

12,6728

5

0,59557398

6

0,10746 0,10746 0,04225

4

61,6807

71,9 34,4 0,19692

512,2945

80,69817747

50,10613

20,10613

20,04846

961,8565

41,7 34,2 0,17738

313,1213

70,58926644

20,10684

70,10684

70,04325

762,0841

21,9 34,4 0,19692

512,9472 0,66298511

60,10613

20,10613

20,04804 62,3454

1,8 34,7 0,188715

12,03433

0,683539607

0,107358

0,107358

0,045918

62,16947

1,6 35,0 0,167428

11,33916

0,643613225

0,107154

0,107154

0,041026

62,02603

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11,62146

0,492011785

0,10746 0,10746 0,032425

61,85153

1,2 34,7 0,123895

11,29729

0,478032808

0,105724

0,105724

0,031291

61,75071

1,5 34,8 0,15427 11,16602

0,602229497

0,105315

0,105315

0,03881 62,04728

1,4 34,7 0,14622 11,85712

0,537534073

0,106949

0,106949

0,036082

62,257

1,2 35,1 0,124613

11,37236

0,477630187

0,106337

0,106337

0,031008

62,28884

1,3 34,8 0,13409 12,42859 0,470275344 0,105621 0,105621 0,033291 62,627471,3 34,9 0,14086

312,1866 0,50384056

70,10684

70,10684

70,03452

762,7916

51,5 35,0 0,15591

611,5324

30,58931638

80,10643

90,10643

90,03846

262,8182

11,2 35,1 0,12868

311,2753

20,49747489

10,10541

70,10541

70,0323 62,6609

9


32/47

1,3 35,0 0,134219

10,82785

0,540320879

0,105724

0,105724

0,033766

62,54336

1,1 35,4 0,119994

10,52266

0,497066114

0,106847

0,106847

0,029793

62,50181

0,9 35,2 0,09319 10,7759

4

0,37695986

7

0,10603 0,10603 0,02352

9

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1,1 34,9 0,120798

11,00246

0,478571424

0,107562

0,107562

0,029987

62,63798

1,1 34,9 0,120224

11,31875

0,462989298

0,107052

0,107052

0,029909

62,8363

1,2 35,2 0,124374

11,29661

0,479909088

0,106132

0,106132

0,030928

63,06774

1,2 35,5 0,129805

10,92113

0,518087836

0,106337

0,106337

0,032092

63,21251

1,2 35,3 0,126409

11,62673

0,473912086

0,107869

0,107869

0,030769

63,41073

1,1 35,3 0,11988 10,85897

0,481211391

0,106745

0,106745

0,029754

63,2876

1,2 35,4 0,124613

11,01545

0,493105913

0,106337

0,106337

0,030848

63,4235

0,9 35,6 0,094178

10,39904

0,394761873

0,107154

0,107154

0,023346

63,15026

0,9 35,5 0,09355 10,11409

0,403174999

0,106439

0,106439

0,023499

63,01634

0,9 35,7 0,098368

9,314018

0,460356448

0,10603 0,10603 0,024837

63,06612

0,9 35,5 0,09346 9,992122

0,407704805

0,106337

0,106337

0,023499

63,05186

1,0 35,5 0,10778 10,02156

0,468791462

0,105111

0,105111

0,027308

63,29433

0,8 35,7 0,088098

10,02156

0,383185876

0,106132

0,106132

0,022107

63,38725

0,8 35,4 0,082277

10,33862

0,346893711

0,105315

0,105315

0,020915

63,34148

0,9 35,5 0,092742

9,856962

0,410119174

0,105519

0,105519

0,023529

63,18789

0,6 35,6 0,06711 9,40021

1

0,31119057

8

0,10572

4

0,10572

4

0,01712

8

63,0459

50,5 35,6 0,057498

9,527828

0,263051272

0,107052

0,107052

0,014512

63,03858

0,7 35,6 0,072412

8,197763

0,385027514

0,105928

0,105928

0,018617

62,99135

0,7 35,7 0,078407

9,119529

0,374766234

0,107052

0,107052

0,019737

63,25695

0,8 35,8 0,08475 8,24915 0,44783254 0,10848 0,10848 0,02110 63,3462


33/47

1 2 2 2 80,8 35,8 0,08742 9,32333

90,40871112

40,10531

50,10531

50,02219

363,5622

10,8 35,6 0,08903

110,1339 0,38294994

20,10725

60,10725

60,02213

563,7889

9

0,9 35,8 0,097515 10,06078 0,422491342 0,105111 0,105111 0,02458 64,009770,7 35,7 0,07825

710,7422

50,31754688

20,10684

70,10684

70,01943 64,0452

0,6 35,9 0,062247

9,727849

0,278919002

0,106234

0,106234

0,015686

63,74161

0,5 35,8 0,057279

9,566002

0,261001533

0,106643

0,106643

0,014436

63,63824

0,6 35,8 0,067693

9,119529

0,323557718

0,106643

0,106643

0,017105

63,72111

0,6 35,6 0,06736

9

8,91987

6

0,32921562

5

0,10613

2

0,10613

2

0,01721

9

63,5636

30,4 35,8 0,04137

88,74130

30,20633499

40,10592

80,10592

80,01062

463,4435

30,3 35,7 0,03676

48,72331

50,18370678

10,10756

20,10756

20,00932

163,4317

0,4 35,9 0,041817

8,581744

0,212400758

0,107052

0,107052

0,01061 63,5525

0,4 35,8 0,041298

9,073401

0,198399506

0,105724

0,105724

0,010596

63,67568

0,4 36,0 0,041578

8,95631 0,202352669

0,106439

0,106439

0,01054 63,74529

0,5 36,0 0,051124

8,232028

0,270705667

0,104702

0,104702

0,013228

63,67748

0,4 35,8 0,041218

7,753434

0,231726961

0,105519

0,105519

0,010681

63,46762

0,1 35,8 0,010404

8,865162

0,051157344

0,106541

0,106541

0,00267 63,39419

0,2 35,9 0,026011

5,46804 0,207349484

0,106541

0,106541

0,006748

63,18369

0,0 35,8 -0,00512

7,9034 -0,02822368

5

0,104804

0,104804

-0,00135

63,10884

0,3 35,9 0,031093

6,92951 0,195589071

0,106132

0,106132

0,008043

63,36483

0,3 35,9 0,036869

7,236502

0,222082124

0,107869

0,107869

0,009371

63,5321

0,4 35,7 0,04673 8,73231 0,233262228

0,106337

0,106337

0,011968

63,8939

0,4 35,5 0,04641 9,03645 0,22389536 0,10562 0,10562 0,01198 63,8182


34/47

6 9 1 1 4 90,4 35,6 0,04173

78,70531

90,20898606

60,10684

70,10684

70,01068

163,6943

70,3 35,9 0,03589

27,23650

20,21619358

30,10500

90,10500

90,00937

163,7163

3

0,2 35,7 0,026136 7,703998 0,147875245 0,107052 0,107052 0,006729 63,593260,3 35,7 0,03121

37,72048

30,17622657

50,10654

10,10654

10,00805

463,6588

20,3 35,6 0,03641

57,46769

10,21255746

40,10654

10,10654

10,00942

163,7279

30,5 35,6 0,05222

19,36242

30,24313013 0,10694

90,10694

90,01324

564,0761

30,7 35,6 0,0729 9,09185

90,34950726

10,10664

30,10664

30,01849

464,3849

10,9 35,6 0,09390

9

9,12874

9

0,44840792

2

0,10684

7

0,10684

7

0,02365

3

64,4962

20,5 35,8 0,05705

98,93809

70,27826674

40,10623

40,10623

40,01453

164,3702

20,5 35,7 0,05711

48,18919

20,30400637

60,10633

70,10633

70,01464

764,1965

20,5 35,9 0,05202

28,21489

90,27603388

20,10654

10,10654

10,01326

364,2067

40,5 35,8 0,05257

17,51594

20,30488604

20,10766

40,10766

40,01335

164,0800

4

Com os valores calculados da temperatura terica, foi possvel construir o grfico detemperatura em funo do tempo, o qual est representado na figura 5, afim de se analisar operfil da temperatura.


35/47

Figura 5Perfil da temperatura de sada do fluido frio em funo do tempo.

No trocador de calor operando em batelada consiste em fixar uma massa de gua friadentro do reator e estudar o comportamento da sada de gua fria. Para isto construiu-se duascurvas de temperatura de sada do fluido frio em funo do tempo, uma delas foi obtida

experimentalmente e a outra como terica a partir de uma equao deduzida na metodologia. Ascurvas se aproximaram como pode ser observado na Figura 5.

Pode-se observar que o erro neste experimento foi desprezvel j que a curva terica eexperimental se aproximaram. Alguns erros podem ser apontados como erros de leitura dostermopares e nas leituras de vazo.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 200 400 600 800 1000Te

mperaturadesadadofluidofrio(C

)

Tempo (s)

Perfil de temperatura

Temperatura

terica

Temperatura

real


36/47

Trocador de calor duplo tubo em contracorrente

O trocador operou com gua como fluido quente e frio, sendo que o quente estava

escoando no tubo interno e o frio no tubo externo.

Os dados coletados esto na tabela 14.

Tabela 14-Dados coletados

wquente(L/min)

wfria(L/min)

Tsfria(C)

Tefria(C)

Tsquente(C)

Tequente(C)

1 1,51 1,53 26,9 25,2 26,9 27,6

2 1,50 2,48 27,1 25,4 27,3 27,9

3 1,51 0,51 27,0 25,6 27,3 28,0

4 0,52 0,51 27,2 25,7 27,5 28,1

5 0,51 1,57 27,2 25,8 27,5 28,26 0,53 2,47 27,3 26,0 27,6 28,3

7 2,61 2,43 27,6 26,1 27,8 28,68 2,65 1,54 27,8 26,1 28,0 28,79 2,71 0,50 27,8 26,3 28,0 28,7

As dimenses dos tubos, interno e externo, esto representadas nas tabelas 15 e 16.

Tabela 15-Dados do tubo interno

Tubo internodo(m)

0,0045

di (m) 0,0033

at(m2)

8,553E-06

L (m) 0,33

Tabela 16-Dados do tubo externo

Tubo externoDi (m) 0,006

Deq (m) 0,0035

At (m ) 1,237E-05


37/47

Os dados dos fluidos e do tubo, obtidos na literatura, esto na tabela 17.

Tabela 17 - Dados da literatura

gua Ao InoxCp (kJ/KgC) 4,18 k (w/m.K) 0,65913

Densidade (kg/L) 1q (50C) (Pa.s) 0,00055f(25C) (Pa.s) 0,00089

Para a realizao dos clculos, os dados coletados foram convertidos para o SI, e a vazo

em volume de fluido foi convertida para vazo mssica, conforme tabela 18.

Tabela 18-Dados no SI

wquente

(kg/s)

wfria

(kg/s)

Tsfria

(K)

Tefria

(K)

Tsquente

(K)

Tequente

(K)1 0,0252 0,0255 299,9 298,2 299,9 300,62 0,0250 0,0414 300,1 298,4 300,3 300,93 0,0252 0,0085 300,0 298,6 300,3 301,04 0,0086 0,0085 300,2 298,7 300,5 301,15 0,0085 0,0262 300,2 298,8 300,5 301,26 0,0089 0,0412 300,3 299,0 300,6 301,37 0,0434 0,0405 300,6 299,1 300,8 301,68 0,0441 0,0256 300,8 299,1 301,0 301,79 0,0451 0,0083 300,8 299,3 301,0 301,7

O calor gerado pelo fluido quente para primeira vazo foi calculado como demonstrado

abaixo:


38/47

Em seguida calcula-se o G da forma descrita abaixo:

O Reynolds foi calculado por:

O coeficiente de pelcula de transferncia de calor (h i) foi calculado por:

( )

Levando em considerao o lado externo do tubo, calcula-se:


39/47

Analogamente, os clculos foram realizados para as outras vazes, gerando os resultadosda tabela 19.

Tabela 19 - Resultados calculados para o fluido quente

wquente

(kg/s)

Qquente

(J/s)

Re G

(kg/s.m

2

)

hi

(W/m

2

.K)

hio

(W/m

2

.K)1 0,0252 -72,06 17691,85 2948,64 2045,95 1500,362 0,0250 -61,17 17520,58 2920,10 2030,09 1488,733 0,0252 -71,92 17657,59 2942,93 2042,78 1498,044 0,0086 -21,17 6062,84 1010,47 868,60 636,975 0,0085 -22,48 5942,95 990,49 854,83 626,876 0,0089 -25,32 6216,98 1036,16 886,22 649,897 0,0434 -141,83 30468,34 5078,06 3160,50 2317,708 0,0441 -116,99 30930,76 5155,13 3198,82 2345,809 0,0451 -138,20 31667,21 5277,87 3259,60 2390,38

O calor gerado pelo fluido frio para primeira vazo foi calculado:


40/47

O coeficiente de pelcula de transferncia de calor (h0) foi calculado por:

(

)

Os clculos realizados para as outras vazes esto na tabela 20 abaixo:

Tabela 20 - Resultados calculados para o fluido frio.

wfrio (kg/s) Qfrio (J/s) Re G (kg/s.m ) ho (W/m .K)

1 0,026 177,21 8118,58 2064,44 1214,462 0,041 287,00 13148,06 3343,36 1786,033 0,009 50,58 2716,54 690,78 505,844 0,009 54,06 2716,54 690,78 505,845 0,026 155,05 8328,14 2117,73 1239,476 0,041 235,51 13101,49 3331,52 1780,96

7 0,040 247,70 12860,89 3270,34 1754,758 0,026 177,72 8141,86 2070,36 1217,249 0,008 53,90 2623,40 667,09 491,92

Levando em considerao que o trocador recebeu calor do ambiente, calculou-se o calorrecebido:


41/47

O coeficiente global de transferncia de calor terico foi calculado por:

Calculou-se tambm, o coeficiente global de transferncia de calor experimental, destemodo, calculou-se o erro:

O calor utilizado para esse clculo foi o calor do tubo interno, pois, nele no h influencia

da temperatura ambiente.

Portanto:

Finalmente, se fez possvel o clculo da efetividade, dado pela equao:

Onde CPmin o menor valor entre o w.cp do fluido quente e o do fluido frio.


42/47

Analogamente, os clculos foram realizados para as outras vazes, obtendo os resultadosda tabela 21.

Tabela 21-Resultados

Qrecebido

(J/s)

Uteo

(W/m

2

.K)

Uexp

(W/m

2

.K)

Erro% CPq CPf CPmin

105,15 671,18 14034,94 19,91 0,11 0,11 0,11 0,29225,83 811,94 10135,25 11,48 0,10 0,17 0,10 0,24-21,35 378,15 11779,46 30,15 0,11 0,04 0,04 0,8432,90 281,94 3389,97 11,02 0,04 0,04 0,04 0,24132,58 416,32 3767,64 8,05 0,04 0,11 0,04 0,27210,19 476,14 4383,69 8,21 0,04 0,17 0,04 0,30105,87 998,66 23599,25 22,63 0,18 0,17 0,17 0,3460,73 801,40 18908,97 22,60 0,18 0,11 0,11 0,43-84,31 407,96 23731,51 57,17 0,19 0,03 0,03 1,64

Nesse ensaio foi possvel observar que um dado de efetividade apresentou valor maior doque um, pode-se justificar esse valor atravs do erro obtido, o qual foi alto e no valor de 57,17%.Esse erro deve-se a um erro na execuo do ensaio.

Trocador de calor duplo tubo em paralelo

No trocador duplo tubo em paralelo, os fluidos so os mesmos e escoaram da mesma

forma que no trocador em contracorrente, o fluido quente no tubo interno e o fluido frio no tudoexterno. Os tubos so do mesmo material.

Os dados obtidos no experimento esto na tabela 22.


43/47

Tabela 22 - Dados coletados.

wquente(L/min)

wfria(L/min)

Tsfria(C)

Tefria(C)

Tsquente(C)

Tequente(C)

1 2,59 2,41 28,4 27,1 28,8 29,4

2 2,63 1,53 28,7 27,1 28,8 29,4

3 2,64 0,49 28,7 27,1 28,9 29,6

4 1,52 0,49 28,7 27,2 28,8 29,55 1,51 1,54 28,7 27,2 28,9 29,4

6 1,55 2,42 28,8 27,2 29,1 29,77 0,49 2,41 28,8 27,4 29,1 29,78 1,53 2,26 29,0 27,4 29,1 29,89 2,56 2,22 28,9 27,5 29,2 29,8

Na tabela 23, a temperatura foi convertida para o SI e a vazo em vazo mssica.

Tabela 23 - Dados convertidos.

wquente(kg/s)

wfria (kg/s) Tsfria (K) Tefria (K) Tsquente (K) Tequente(K)

1 0,043 0,040 301,42 300,15 301,81 302,39

2 0,044 0,025 301,66 300,15 301,81 302,443 0,044 0,008 301,66 300,05 301,86 302,594 0,025 0,008 301,71 300,20 301,81 302,545 0,025 0,026 301,66 300,25 301,86 302,396 0,026 0,040 301,76 300,20 302,05 302,74

7 0,008 0,040 301,81 300,44 302,05 302,698 0,025 0,038 302,00 300,39 302,05 302,839 0,043 0,037 301,91 300,49 302,20 302,83


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Os resultados calculados para o tubo interno esto na tabela 24.

Tabela 24 - Dados calculados para o tubo interno.

wquente

(kg/s)

Qquente

(J/s)

Re G (kg/s.m2) hi(W/m2.K)

hio

(W/m2.K)

1 0,043 -105,90 30331,33 5055,22 3149,13 2309,362 0,044 -116,28 30742,37 5123,73 3183,22 2334,36

3 0,044 -134,91 30913,63 5152,27 3197,40 2344,76

4 0,025 -77,41 17794,61 2965,77 2055,45 1507,33

5 0,025 -56,35 17606,21 2934,37 2038,03 1494,55

6 0,026 -73,67 18085,76 3014,29 2082,31 1527,03

7 0,008 -21,70 5737,43 956,24 831,10 609,47

8 0,025 -83,24 17880,24 2980,04 2063,36 1513,13

9 0,043 -113,43 29988,79 4998,13 3120,64 2288,47

Os resultados obtidos para o tubo externo esto abaixo, na tabela 25.

Tabela 25 - Resultados obtidos para o tibo externo.

wfrio(kg/s)

Qfrio(J/s)

Re G

(kg/s.m2)

ho(W/m2.K)

1 0,040 212,86 20635,42 3242,71 2181,79

2 0,025 160,96 13087,10 2056,54 1515,65

3 0,008 55,25 4220,02 663,15 612,88

4 0,008 51,44 4182,35 657,23 608,50

5 0,026 152,16 13225,26 2078,25 1528,43

6 0,040 262,94 20710,78 3254,55 2188,16

7 0,040 229,51 20660,54 3246,66 2183,92

8 0,038 253,73 19379,46 3045,34 2074,89

9 0,037 218,93 19027,79 2990,08 2044,72


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Os resultados de coeficiente global de troca trmica, erro percentual e efetividade, estona tabela 26.

Tabela 26Resultados.

Qrecebido

(J/s)

Uteo

(W/m2

.K)

Uexp

(W/m2

.K)

Erro% CPq CPf CPmin

106,96 1121,88 21399,11 18,07 0,18 0,17 0,17 0,28

44,68 918,98 31920,54 33,73 0,18 0,11 0,11 0,48

-79,66 485,88 31647,98 64,14 0,18 0,03 0,03 1,55

-25,97 433,50 23326,98 52,81 0,11 0,03 0,03 0,97

95,82 755,65 14828,46 18,62 0,10 0,11 0,10 0,25

189,27 899,39 15181,83 15,88 0,11 0,17 0,11 0,27

207,81 476,49 5156,34 9,82 0,03 0,17 0,03 0,28

170,49 875,02 29171,97 32,34 0,11 0,16 0,11 0,32

105,50 1079,87 24652,84 21,83 0,18 0,15 0,15 0,31

Pela tabela 26, pode-se observar que h um ensaio em que a efetividade apresentou valordo que um novamente, isso acontece devido a erro na execuo do ensaio, e pode ser justificadopela porcentagem em erro (64,14%). H tambm um valor em um dos ensaios em que aporcentagem em erro apresentou um valor de 52,81%, porm a efetividade desse ensaio foi amaior de todas.


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CONCLUSO

Para a realizao desse experimento foi desprezado a troca de calor com o meioambiente. As possveis fontes de erro ocorridas nesse experimento so: impreciso no ajuste davazo, acarretando erro na coleta dos dados, erro na leitura dos termopares e alguma falha do

grupo na execuo do ensaio.

Em relao aos trocadores, o esperado era que a mdia de eficincia do trocador duploem contracorrente fosse maior do que a mdia de eficincia do mesmo s que em um sistema emparalelo, porm no foi o que obtivemos. A mdia de eficincia do trocador em um sistema emcontracorrente apresenta um valor de 0,51 e a mdia de eficincia do trocador em um sistema emparalelo apresenta o valor de 0,52. Podemos ainda levar em considerao a porcentagem de erroentre as duas mdias de eficincia, sendo assim o resultado no fica discrepante, j que o erroapresentado menor do que 5%.

O trocador casco e tubo foi o trocador em que apresentou um valor de eficincia baixodentre os testados (mdia de 0,192), porm no foi o menor de todos. Este foi utilizado emcontracorrente e uma das evidencias para a explicao dessa mdia inferior aos demais, que otrocador apresenta uma rea de troca trmica muito pequena. Uma sugesto para a melhoria domesmo, seria aumentar o nmero de passagens do fluido pelo casco e/ou pelo tubo e aumentartambm o nmero de chicanas.

O trocador de calor em serpentina realizado em batelada foi o trocador em que a mdia deeficincia foi a menor de todos (0,106). Como citado no grfico do perfil de temperatura de sadado fluido frio em funo do tempo, o erro desprezvel, uma vez que as curvas quase se

sobrepem. J o trocador de calor em serpentina em sistema contnuo apresentou uma mdia deeficincia de 0,405. Nesse sistema foi possvel identificar que conforme a agitao aumenta, aturbulncia do fluido maior, com isso o fluido fica mais homogneo aumentando atransferncia de calor.

Os resultados apresentados, mesmo contendo erros os quais foram citados, atingiram oobjetivo desse experimento que visava o estudo do comportamento funcional de diferentes tiposde trocadores de calor.


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BIBLIOGRAFIA

INCROPERA, F. P., WITT, D. P. Fundamentos de Transferncia de Calor e Massa. LTC, 1992,3ed.

KERN, D. Q. Processos de Transmisso de Calor. Editora Guanabara Koogan, 1980

Trocador de calor. Disponvel em: Acesso em 5/09/2012.

Trocador de calor de casco e tubos. Disponvel em: Acesso em 5/09/2012.
http://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema074/trocador/definica.htmhttp://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema074/trocador/cascotub.htmhttp://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema074/trocador/cascotub.htmhttp://www.demec.ufmg.br/disciplinas/ema074/trocador/definica.htm

relatório - trocador de calor (pronto)

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