Relatório trocador de calor

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
CAMPUS SANTA MÔNICA
	
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA II
Trocador de calor
Victor Mitleton Herrera 	11821EQU020
Lucca Traldi Bacchiegga 12111EQUO062
Uberlândia
 Outubro, 2023.
RESUMO
Colocar os principais conceitos e o(s) principal(is) resultados da prática. 
Limitar o resumo em UMA página.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 
Trocadores de calor são dispositivos que tem como função facilitar a transferência de calor entre dois ou mais fluidos, podendo ou não haver mudança de fase em um dos fluidos. Esses equipamentos são utilizados em muitos processos como por exemplo produção de energia, na indústria química, na indústria de alimentos, na indústria eletrônica, na indústria de açúcar, em aplicações que envolvem a engenharia ambiental e na recuperação de calor também em aplicações do dia a dia como em aparelhos de ar-condicionado e na refrigeração.
 Os trocadores de calor podem ser classificados de acordo com a sua geometria, dentre as geometrias mais comuns podemos citar: os trocadores de calor tubulares, que possuem vários subtipos como por exemplo o de cano duplo, o casco tubo, tubo em u, trocadores de calor do tipo tubo espiral, dentre outros exemplos como os evaporadores do tipo Roberts e os evaporadores de tubos horizontais. Há também os trocadores de calor do tipo placa, que podem ser os trocadores de calor tipo placas vedadas, o trocador de calor tipo placas em espiral, trocador de calor lamelares, e por fim os trocadores de calor do tipo superfície estendida, que se pode citar os trocadores de calor com haletas de placas e os trocadores de calor com tubos com haletas nas superfícies internas ou externas. 
O objetivo desse experimento é determinar as temperaturas de entradas e saídas de um fluido quente e frio em um trocador de calor do tipo tubo em u, assim como sua capacidade de transferência de calor e seu desempenho e seu coeficiente de transferência de calor.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1 MATERIAIS UTILIZADOS NA PRÁTICA
· Água;
· Bombas;
· Trocador de calor com tubo em u;
· Aquecedor de água;
· Sensores de temperatura;
· Computador;
· Sofware Arduino IDE
· Arduíno Mega 2560
· Reservatórios
· Cronômetro
Figura 1 – Sistema de trocador de calor utilizado no experimento
2.2 MÉTODOS
 A princípio, abriu-se o arquivo sketch_nov04a.ino no software Arduino IDE contido na pasta Programa temperatura. Em seguida, foram executados os comandos Tools > Board > Arduino Mega 2560 com o intuito de certificar que a opção Tools serial port estava ativa. Além disso, no “If” ao final do programa colocou-se tensão1 <10 e tensão1 >10, respectivamente. Por fim, as alterações feitas foram carregadas através do comando de upload. Posteriormente, ligou-se a tomada da unidade do trocador de calor e, em sequência, a chave preta. Após isso, as vazões 1 e 2 foram ajustadas em 74 (2,5 L/min) e 61 (2L/min), respectivamente, e aguardou-se até que todas as saídas estivessem circulando água para repetir a última etapa relacionada ao programa com tensão1 <60 e tensão1 >60, clicar em Serial monitor e acompanhar as temperaturas. A cada 1 minuto, anotava-se as temperaturas de entrada e saída tanto da corrente fria como da corrente quente. 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
A partir da metodologia acima, coletou-se os dados ilustrados na Tabela 1 abaixo, sendo respectivamente:
Tf- Temperatura fria;
Tq- Temperatura quente.
Tabela 1 – Dados de Temperatura Coletados com o tempo
	Tempo (min)
	Tf Saída (°C)
	Tf Entrada (°C)
	Tq Saída (°C)
	Tq Entrada (°C)
	1
	26,76
	31,74
	50,59
	42,30
	2
	26,83
	32,26
	53,01
	44,57
	3
	26,69
	32,84
	54,40
	45,31
	4
	26,61
	33,21
	55,79
	46,70
	5
	26,69
	33,43
	56,82
	47,21
	6
	26,54
	33,72
	57,70
	48,02
	7
	26,47
	33,94
	58,06
	48,31
	8
	26,76
	34,31
	58,72
	48,97
	9
	26,61
	34,38
	58,72
	49,10
	10
	26,47
	34,24
	59,31
	49,56
	11
	26,47
	34,38
	59,31
	49,78
	12
	26,61
	34,31
	59,53
	49,85
	13
	26,91
	34,60
	59,75
	50
	14
	26,54
	34,68
	60,04
	50,15
	15
	26,69
	34,38
	58,50
	49,34
	16
	26,61
	34,31
	58,65
	49,19
	17
	26,91
	34,16
	58,72
	49,49
	18
	26,61
	34,09
	59,24
	49,42
	19
	26,60
	34,09
	59,60
	49,19
	20
	26,61
	33,94
	58,43
	49,34
	21
	26,47
	34,31
	59,24
	49,49
	22
	26,61
	34,60
	60,19
	50
	23
	26,61
	34,60
	59,60
	50,15
	24
	26,47
	34,31
	59,82
	50,22
	25
	26,69
	34,53
	60,19
	49,85
	26
	26,47
	34,24
	59,31
	50,15
	27
	26,39
	34,02
	59,31
	50
	28
	26,69
	34,31
	60,26
	50,15
	Tabela 01: Temperaturas de entrada e saída dos fluidos quentes e frios.
Com os dados da Tabela 01, pode-se constatar que as temperaturas de saída e de entrada no fluxo quente no equilíbrio são respectivamente 50,15 °C e 60,26 °C, enquanto no fluxo frio a temperatura de entrada é 26,69 °C e a temperatura de saída é 34,31 °C. E a partir desses dados foi possível calcular os parâmetros como C, Cr, ε, NUT e o U.
	
	Fluxo frio
	TE(°C)
	TS(°C)
	 (cm3/min)
	 (g/s)
	Cp (J/(g*K))
	C
	ρ (g/cm3)
	26,69
	34,31
	2500
	33,235
	4,1813
	138,9655055
	0,99705
 Tabela 02: Dados do fluxo frio.
	Fluxo quente
	TE(°C)
	TS(°C)
	 (cm3/min)
	 (g/s)
	Cp (J/(g*K))
	C
	ρ (g/cm3)
	60,26
	50,15
	2000
	40,96666667
	4,185
	171,4455
	0,9832
Tabela 03: Dados do fluxo quente.
	
	Com os resultados obtidos, o valor de ε calculado foi de 0,301161752, e o valor de Cmin/Cmax obtido foi de 0,810552073, a partir daí o valor calculado de NTU foi de 0,3 aproximadamente. O valor da área calculada foi de 0,3103893542 m2, tendo em vista que o trocador de calor possui 26 tubos com diâmetro interno igual a 0,0095 m e 0,4 m de comprimento. Com isso se obteve um valor de U igual a 134,3140513 W/(K*m2).
4. CONCLUSÕES
Como demonstrado anteriormente, o valor do coeficiente de transferência de calor é 134,3140513 W/(K*m2).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
HEAT EXCHANGERS, Selection, Rating, and Thermal Design 3 ª edição, Sadik Kakaç, Hongtan Liu and Anchasa Pramuanjaroenkij, 2012.
 	EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE EVAPORADORES DE MÚLTIPLOS EFEITOS, RAFAEL ANTONIO DE LIMA, 2020.
	https://www.csun.edu/~lcaretto/me375/09-heat%20exchangers.pdf
	https://webbook.nist.gov/chemistry/fluid/
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