ESTUDO COMPARATIVO DA TROCA TÉRMICA EM TROCADORES DE CALOR DOS TIPOS CASCO/TUBOS E DE PLACAS

Resumo

O trocador de calor é um equipamento que realiza a troca de calor entre dois fluidos em diferentes temperaturas. Eles podem ser de diferentes tipos, neste trabalho os mais comuns são os trocadores de casco e tubos e os trocadores de placa. Neste trabalho, montou-se uma bancada experimental onde foram instalados e instrumentados um trocador de calor do tipo casco e tubos, e um trocador do tipo placas, com áreas de troca térmica praticamente iguais, com a finalidade de se avaliar o desempenho destes para diferentes vazões de água fria e quente. Assim, a água quente foi obtida com o uso de uma resistência elétrica e as vazões de água foram medidas com um rotâmetro instalado na linha de água quente. Para cada vazão de água quente e fria, foram obtidas a capacidade da troca de calor, a eficiência e o coeficiente global da troca térmica para cada um dos trocadores de calor testados. Os resultados mostraram que o calor trocado foi maior para o trocador do tipo placas e que quanto maior a vazão de água fria, maior é o calor trocado. Pode-se mostrar também que à medida que a vazão de água quente aumenta, a quantidade de calor trocado diminui. Ainda, para uma mesma vazão de água quente, o calor trocado é maior quando a vazão de água fria é mais elevada. Em relação à eficiência dos trocadores de calor, pode-se constatar que o trocador com melhor eficiência é o de placas e que a eficiência dos trocadores diminui conforme a vazão de água quente é aumentada e a vazão de água fria permanece abaixo ou igual à vazão de água quente. Também se constatou que aumentando a vazão de água quente, a eficiência aumenta se a vazão de água fria for superior à vazão de água quente, e que quando a vazão de água fria é maior que a vazão de água quente, maior é a eficiência do trocador se a vazão fria for aumentando. Ainda, se a vazão da água fria é menor que a de água quente, quanto menor a vazão de água fria, maior é a eficiência dos trocadores. Em relação ao coeficiente de troca térmica global U, pode-se observar que à medida que a vazão de água quente é aumentada, quanto maior é a vazão de água fria, maior é o valor desse coeficiente. Ainda, para uma mesma vazão de água quente, os valores de U são maiores no trocador a placas. Ao término deste trabalho, pôde-se concluir que o trocador de calor a placas, para uma mesma vazão de fluido quente, troca mais calor que o trocador de casco e tubos e esta troca é mais intensa à medida que a vazão de fluido frio é aumentada. Também observou-se que a eficiência dos trocadores é fortemente influenciada pelas vazões dos fluidos quente e frio, estando ligadas ao valor da capacidade térmica C_min dos fluidos, em cada teste realizado, fazendo a eficiência diminuir ou aumentar em decorrência deste valor. Por fim, conclui-se que o coeficiente global de troca térmica é maior em maiores vazões e com valores absolutos mais elevados no trocador a placas, como esperado.

Palavras-chave: Trocador de calor casco e tubo. Trocador de calor de placas.