ANÁLISE EXPERIMENTAL DO DESEMPENHO TÉRMICO DE UM TROCADOR DE CALOR DO TIPO CASCO E TUBOS SOB DIFERENTES CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO
Michel do Espirito Santo1; Thiago Antonini Alves1
1 UTFPR/Ponta Grossa
doi:10.20906/CPS/CON-2016-0758
Resumo
No presente trabalho foi realizada uma análise experimental do desempenho térmico de um trocador de calor do tipo casco e tubos sob diferentes condições de operação em escoamentos contracorrente e paralelo. As especificações técnicas do trocador de calor são casco Tipo E, cabeçote frontal do Tipo A, cabeçote traseiro do Tipo L, feixe de tubos fixados em disposição de 90° e chicanas de orifício. A taxa total de transferência de calor foi determinada utilizando três diferentes métodos: Balanço de Energia, Média Logarítmica das Diferenças de Temperaturas (MLDT) e Efetividade-NUT (ε-NUT). Os escoamentos dos fluidos quente e frio foram controlados por banhos ultratermostatizados. As temperaturas foram medidas utilizando termopares do Tipo K e as vazões volumétricas foram medidas e controladas por rotâmetros de área variável. Os dados experimentais foram coletados a cada 10 segundos por meio de um sistema de aquisição de dados e gravados em um microcomputador. As incertezas experimentais foram calculadas através da Técnica de Amostragem Simples. As propriedades termofísicas dos fluidos, dos tubos e do casco foram obtidas a partir da biblioteca do software Engineering Equation Solver (EES). Uma câmera termográfica de alto desempenho foi utilizada para obtenção de imagens termográficas da distribuição de temperaturas ao longo do trocador de calor. Os resultados experimentais do desempenho térmico dos trocadores de calor indicaram que as mais altas taxas de transferência de calor ocorrem para as maiores vazões dos fluidos quente e frio e os maiores gradientes de temperatura de entrada entre os fluidos quente e frio. Para as mesmas condições de temperatura de entrada e de vazão dos fluidos quente e frio a configuração em escoamento contracorrente apresentou um melhor desempenho.
Palavras-chave: Avaliação de Desempenho; Trocadores de Calor; Tipo Casco e Tubos; Método MLDT; Método Efetividade-NUT