Artigo Trocador de calor

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Segundo Young et al. (1984 pg. 364) somente ocorrerá condução de calor, quando os corpos tiverem temperaturas diferentes um do outro, pois o sentido do fluxo de calor é sempre dos pontos de temperaturas mais altas para as mais baixas.

Notemos que, se não existissem as partículas constituintes do meio, não haveria a condução de calor. Portanto, a condução de calor é um processo que exige a presença de um meio material para a sua realização, não podendo ocorrer no vácuo (local isento de partículas).

A equação que estuda tal fenômeno é:

[pic 2]

→ Fluxo de calor por condução em cal/s[pic 3]

K → Condutividade térmica do material em [pic 4]

∆θ → diferença de temperatura entre as extremidades θA - θB

A → área transversal ao fluxo de calor

L → comprimento longitudinal do corpo

[pic 5]

Princípio das trocas de calor, 2010.

Convecção

A convecção pode ser natural, quando é ocasionada por diferenças de densidade devido à diferença de temperatura entre as massas de fluido, ou forçada, quando é ocasionada por bombas ou ventiladores. Observemos que na convecção não há passagem de energia de um corpo para outro, mas apenas estes é que mudam de posição.

O termo convecção aplica-se a transmissão ou transferência de calor de um lugar para outro pelo deslocamento de material. Dois exemplos são o forno de ar quente e o aquecedor de água quente. Se o material aquecido for forçado a se mover por intermédio de fole ou bomba, o processo é chamado convecção forçada; se o faz por causa de diferença de densidade, é chamada convecção natural ou livre. (SEARS, Francis; ZEMANSKY, Mark W. & YOUNG, Hugh D. 1984 pg. 365)

Portanto, a convecção se constitui de movimentos de massas fluidas trocando de posição. Assim, podemos afirmar que a convecção somente ocorre nos fluidos como líquidos, gases e vapores, não podendo ocorrer com sólidos no vácuo.

A equação que estuda o coeficiente de convecção é:

[pic 6]

H= Corrente tërmica de convecçào

A= Ärea da supefície

ΔT = Diferença de temperatura entre a superfície e a massa do fuido

[pic 7]

Princípio das trocas de calor, 2010.

Radiação

É o processo de transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas, que também podem ser chamadas de ondas de calor. A energia emitida por um corpo (energia radiante) propaga-se até o outro, através do espaço que os separa.

O termo radiação pode ser considerado a emissão contínua de energia da superfície de todos os corpos. Por ter formas de ondas eletromagnéticas, elas se porpagam com a velocidade da luz e são transmitidas através do vácuo ou do ar, sendo que sua transmissão ocorre de forma mais produtiva no vácuo, pois no ar são parcialmente absorvidas.

Sendo uma transmissão de calor feita por ondas eletromagnéticas, a radiação não exige a presença do meio material para ocorrer, isto é, a radiação ocorre no vácuo e também em meios materiais.

Entretanto, não são todos os meios materiais que permitem a propagação das ondas de calor através deles.

Pode-se classificar os meios materiais em:

- Diatérmicos: São os meios que permitem a propagação das ondas de calor através deles (são os meios transparentes às ondas de calor).

Ex.: ar atmosférico.

- Atérmicos: São os meios que não permitem a propagação das ondas de calor através deles (são os meios opacos às ondas de calor).

Como exemplo de radiação, podemos citar a energia solar que recebemos diariamente, a energia emitida por uma lareira que nos aquece no inverno, a energia emitida por uma lâmpada de filamento, cujo efeito sentesse eficazmente quando dela nos aproximamos etc.

[pic 8]

Princípio das trocas de calor, 2010.

Trocador de Calor

O que é trocador de Calor:

Segundo Çengel e Ghajar (2012, pg. 629); trocadores de calor são dispositivos que facilitam a troca de calor entre dois fluidos ambos em temperaturas diferentes, evitando que estes fluidos entrem em contato.

A transmissão de calor também pode ser definida como transmissão de energia de uma região para outra, como resultado de uma diferença de temperatura. Em todo o universo existem diferenças de temperatura, os fenômenos de transmissão de calor são tão universais quanto às associados às atrações gravitacionais. Entretanto as transmissões de calor não devem-se exclusivamente por uma única relação, mas por uma combinação de leis independentes da física. Kreith (1977, pg.3)

Conforme os autores citados anteriormente, nas literaturas geralmente são reconhecidos três tipos de transmissão de calor: Condução, Radiação e Convecção.

Os trocadores de Calor geralmente realizam as trocas de calor envolvendo convecção em cada fluido e condução através da parede que separa os dois fluidos.

...Na análise de trocadores de calor, é conveniente trabalhar com o coeficiente global de transferência de calor U, que representa a combinação de todos esses efeitos sobre a transferência de calor. A taxa de transferência de calor entre os dois fluidos em um local de trocador de calor depende da magnitude da diferença de temperatura no local, que varia ao longo do trocador de calor. (ÇENGEL, Yunus A.; GHAJAR, Afshin J; 2012 pg. 629)

Na prática utilizam-se trocadores de calor em várias áreas distintas, desde sistemas de aquecimento e ar condicionado doméstico a processos químicos e produção de potência em grandes usinas. A diferença entre câmeras de mistura e trocadores de calor que no segundo não há mistura dos dois fluidos