Aula06.Trocadores.Placas%20e%20Projeto

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15/04/2010
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Operações Unitárias II
Transferência de calor
Prof. Gustavo Dacanal
gdacanal@usp.br
Trocadores de calor a placas
Trocador de Calor a Placas Trocador de Calor a Placas
Trocador de Calor a Placas Trocador de Calor a Placas
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Trocador de Calor a Placas Trocador de Calor a Placas
Trocadores a placa
� Regime laminar: Re < 400 (o limite é diferente de tubos)
� Regime turbulento: Re > 400
� *Utilizar diâmetro hidráulico:
� Correlações mais utilizadas:
� Turbulento:
� Laminar: 
� Também é possível resolver os problemas utilizando-se as correlações 
para escoamento interno em tubos , levando em conta o diâmetro 
hidráulico (seria uma aproximação).
Método da Média Log das Diferenças de Temperatura 
(MLDT) para Trocadores de Calor Tipo Placas
NTU = número de unidades de transferência
NTU
Número de passes (quente/frio)
Efetividade-NUT para escoamento em paralelo
Cr
Efetividade-NUT para escoamento em contracorrente
Cr
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Exercício 1
Vários trocadores de calor a placas serão utilizados para produzir água
gelada para um sistema de ar condicionado. Em cada unidade, até 15,14
m3/min de água serão resfriadas de 15,6 ºC até 6,7 ºC, usando uma
mesma vazão de água a 5 ºC.
a) Se o espaçamento entre as placas é de 3mm e a velocidade nominal da
água é 0,5 m/s, qual é o coeficiente global de transferência de calor para
um trocador limpo?
b) Quantas placas são necessárias se as placas possuem 1m de largura?
Exercício: Trocador tipo placas
Tarefa
� O trocador bitubular (exercício aula passada – vapor/leite) foi 
substituído por um trocador tipo placas. As placas são finas e de 
metal, separadas por 40 espaços (canais) de espessura 2 mm. 
Assim, os escoamentos do suco de laranja e da água de 
resfriamento são subdivididos em 20 correntes individuais. 
� Determinar a largura (L) do trocador, sabendo-se que as placas 
possuem formato retangular (L x 0,25 m). O escoamento é dado 
ao longo do comprimento da placa (0,25 m).
� *assumir diâmetro hidráulico para escoamento interno.
� **refazer o problema considerando o termo de resistência térmica 
por incrustação.
� Utilizar os métodos “MLDT” e “Efetividade-NUT”
Perda de carga em trocadores de calor
� Trocadores tipo placas
� f: Fator de atrito (ver gráfico)
� L: Comprimento da placa
� De: Diâmetro equivalente ou 
hidráulico (De = 2a), em que “a” é o 
espaçamento entre as placas.
� G: Fluxo mássico do fluido (ρ * v)
� g:constante gravitacional
� - Equação para determinar o fator de 
atrito (em regime turbulento): 
Diagrama p/ f
Perda de carga em trocadores de calor
� Trocadores tipo casco-tubo
� - Perda de carga no interior da tubulação:
� f: Fator de atrito de Fanning (gráfico de Moody)
� L: Comprimento dos tubos
� di: Diâmetro interno
� Gt: Fluxo mássico do fluido interno
� n: número de tubos
�
Perda de carga em trocadores de calor
� Trocadores tipo casco-tubo
� - Perda de carga no casco:
� f’: Fator de atrito (ver gráfico)
� L: Comprimento do casco
� Dc: Diâmetro interno do casco
� De: Diâmetro equivalente do casco
� Nc: número de chicanas
� (Nc+1): número de desvios do fluido no 
interior do casco
� Gt: Fluxo mássico do fluido externo
Dimensões de tubos para trocadores de calor TEMA
Tipo casco-tubo
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