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OPERAÇÕES UNITÁRIAS Alunos: MARCOS RAMALHO VANDERLÂNDIO SOARES TROCADORES DE CALOR Professor FLÁVIO TAMBELLINI Um trocador de calor ou permutador de calor é um dispositivo para transferência de calor eficiente de um meio para outro. Tem a finalidade de transferir calor de um fluido para o outro, encontrando-se estes a temperaturas diferentes. Um trocador de energia térmica ou permutador de energia térmica, popularmente também nomeado por trocador de calor ou permutador de calor, é um dispositivo que visa transferir energia térmica de forma eficiente de um meio para outro. Tem a finalidade de propiciar calor de um fluido para o outro, encontrando-se estes a temperaturas diferentes. Os meios podem ser separados por uma parede sólida, tanto que eles nunca misturam-se, ou podem estar em contato direto. Um permutador de calor é normalmente inserido num processo com a finalidade de arrefecer ou aquecer um determinado fluido. São amplamente usados em aquecedores, refrigeração, condicionamento de ar, usinas de geração de energia, plantas químicas, plantas petroquímicas, refinarias, processamento de gás natural, etc. Um exemplo comum de trocador de calor é o radiador em um carro, no qual a fonte de calor, a água, sendo um fluido quente de refrigeração do motor, transfere calor para o ar fluindo através do radiador. Noutras aplicações são usados para refrigeração de fluidos, sendo os mais comuns, óleo e água e são construídos em tubos, onde, normalmente circula o fluido refrigerante (no caso de um trocador para refrigeração). O fluido a ser refrigerado circula ao redor da área do tubo, isolado por outro sistema de tubos (similar a uma serpentina) que possui uma ampla área geometricamente favorecida para troca de calor. O material usado na fabricação de trocadores de calor, geralmente possui um coeficiente de condutibilidade térmica elevado. Sendo assim, são amplamente utilizados o cobre e o alumínio ou suas ligas. A eficiência de um trocador de calor depende principalmente: Do material utilizado para construção; Da característica geométrica e Do fluxo, temperatura e coeficiente de condutibilidade térmica dos fluidos em evidência. CONDUTIVIDADE TÉRMICA: Condutividade térmica é uma propriedade física dos materiais que descreve a habilidade dessa de conduzir calor. Equivale a quantidade de calor Q transmitida através de uma espessura L, numa direção normal a superfície de área A. Coeficiente de condutividade térmica É uma característica da natureza do material. Corresponde à quantidade de energia, sob a forma de calor, que passa, num segundo, através de 1m² de superfície, quando a diferença de temperatura entre o interior e o exterior é de 1°C. * (Q / ΔT) = U x A x ΔT (Q / ΔT) = energia transferida, como calor, por segundo (J/s) U= coeficiente de condutividade térmica A= área (m²) ΔT= diferença de temperaturas (K) A condutividade térmica e o coeficiente de condutividade térmica relacionam-se através da seguinte expressão: U = K / L A unidade U pode estar expressa em watt por metro quadrado vezes graus Celsius (símbolo: W/m²/°C) Material Condutividade térmica (W/m2/°C) Prata 426 Cobre 398 Alumínio 237 Tungstênio 178 Ferro 80,3 Vidro 0,72 - 0,86 Água 0,61 Tijolo 0,4 - 0,8 Madeira (pinho) 0,11 - 0,14 Fibra de vidro 0,046 Espuma de poliestireno 0,033 Ar 0,026 Espuma de poliuretano 0,020 Condutividade térmica de materiais a 27°C Genericamente, para melhorar a troca de calor, são colocados aletas em toda a área da tubulação. Estas aletas fazem com que o fluido se disperse em áreas menores, assim, facilitando a troca de calor. Aletas, consistem em células interligadas entre si, onde circula fluido. São construídas em materiais de excelente condutibilidade térmica. Os meios podem ser separados por uma parede sólida, tanto que eles nunca misturam-se, ou podem estar em contato direto.[Um permutador de calor é normalmente inserido num processo com a finalidade de arrefecer ou aquecer um determinado fluido. São amplamente usados em aquecedores, refrigeradores, condicionamento de ar, usinas de geração de energia, etc... AQUECIMENTO ARREFECIMENTO RADIADOR A pasta térmica é um composto químico elaborado com elementos que tem a propriedade de conduzir bem o calor. São bons condutores de calor e maus condutores de eletricidade. Em eletrônica, é usada principalmente para conduzir o calor dos componentes, tais como transistores e processadores, passando-o para o dissipador. Este dissipa o calor para o meio, às vezes, com o auxílio de uma ventoínha, ou para a própria carcaça do equipamento, que funciona como dissipador. Ao encaixar o dissipador em cima do componente eletrônico, algumas imperfeições, não notadas a olho nu, ficam preenchidas de ar, que é mau condutor de calor, ficando este estacionado. A pasta térmica preenche essa “lacunas” microscópicas, melhorando o contato entre as partes. USINA TERMONUCLEAR Usinas nucleares de Angra dos Reis Refrigerador: água leve água pesada dióxido de carbono hélio sódio metálico conduzem o calor produzido durante o processo até a turbina geradora de eletricidade. Referências: www.ebah.com.br/content/ABAAAAOAgAH/apostila-trocador-calor http://www.wikipédia.com.br http://www.dpavani.geek.com.br http://www.protolab.com.br/Condutividade_Termica.htm
