Aula HTRI

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Terças e Quintas de 15:00 às 17:00 hs
prof. Tania S. Klein
tania@eq.ufrj.br
Lab CFD
HTRI
Software para projeto de trocadores. Três ferramentas:
• Design� fornece como se fosse uma estimativa inicial para o
projeto, dadas as condições de projeto;
• Rating � pode-se manualmente ajustar as configurações do
trocador para otimizar troca térmica
• Simulation � simula o desempenho de um trocador para as• Simulation � simula o desempenho de um trocador para as
condições do serviço especificadas.
Parâmetros de projeto:
• Corte e espaçamento entre chicanas � ajustar velocidades
“cross-flow” e “window” para que sejam próximas
• Maximizar a corrente B e reduzir as demais
• Overdesign em torno de 10%
HTRI
Correntes de Fuga:
A� Corrente entre o diâmetro externo dos tubos e as chicanas
B� Corrente principal – passa pelo feixe de tubos, contornando as chicanas
C� by pass do feixe� corrente entre o feixe e o casco
E� entre o casco e as chicanas
F� corrente na divisória de passes
Abrindo o HTRI
Selecionando Trocadores Casco e tubos
Interface com o usuário – primeira tela
Modo Design � fornece como se fosse uma estimativa inicial para o projeto, dadas as 
condições de projeto;
Modo Rating� pode-se manualmente ajustar as configurações do trocador para 
otimizar troca térmica;
Modo Simulation� simula o desempenho de um trocador para as condições do 
serviço especificadas.
Trocador líquido-líquido: Resfriamento de uma mistura de aromáticos
Em um processo petroquímico, necessita-se resfriar 25000 kg/h de uma mistura de
benzeno e tolueno de 100°C a 50°C, a uma pressão de 10 kgf/cm² e com perda de
carga permitida de 1kgf/cm². Para o resfriamento será utilizada água de uma torre de
30°C a 40°C, a 10 kgf/cm² de pressão e perda de carga permitida de 1kgf/cm².
Mistura aromática:
Composição: Benzeno 60% e Tolueno 40%
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0003 (m²hr°C/kcal)propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0003 (m²hr°C/kcal)
Água de torre:
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0004 (m²hr°C/kcal)
Geometria inicial:
Tipo AES – horizontal
Comprimento dos tubos: 3.0 m
Espessura dos tubos: 2.108 mm
Passo tubos: 31.75 mm – triangular – 30°
Número de passes nos tubos: 2
Trocador líquido-líquido: Resfriamento de uma mistura de aromáticos
Em um processo petroquímico, necessita-se resfriar 25000 kg/h de uma mistura de
benzeno e tolueno de 100°C a 50°C, a uma pressão de 10 kgf/cm² e com perda de
carga permitida de 1kgf/cm². Para o resfriamento será utilizada água de uma torre de
30°C a 40°C, a 10 kgf/cm² de pressão e perda de carga permitida de 1kgf/cm².
Mistura aromática:
Composição: Benzeno 60% e Tolueno 40%
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0003 (m²hr°C/kcal)propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0003 (m²hr°C/kcal)
Água de torre:
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0004 (m²hr°C/kcal)
Geometria inicial:
Tipo AES – horizontal
Comprimento dos tubos: 3.0 m
Espessura dos tubos: 2.108 mm
Passo tubos: 31.75 mm – triangular – 30°
Número de passes nos tubos: 2
Inserindo dados do fluido quente
Clicou em Hot Fluid Properties
Selecionou User specified
Clicou em Property Generator
Selecionou VMG Thermo
Para hidrocarbonetos selecione Peng Robinson
Clicar em OK
Clicar em Composition
Adicione as substâncias desejadas
Só clicar duas vezes que seleciona a substância
Insira a composição molar 
Clique em conditions
Insira os dados de pressão e temperatura
Você pode alterar as unidades
Insira os valores
Clique em Generate Properties
Clique em Transfer
Clique em OK
Clique em Done
Trocador líquido-líquido: Resfriamento de uma mistura de aromáticos
Em um processo petroquímico, necessita-se resfriar 25000 kg/h de uma mistura de
benzeno e tolueno de 100°C a 50°C, a uma pressão de 10 kgf/cm² e com perda de
carga permitida de 1kgf/cm². Para o resfriamento será utilizada água de uma torre de
30°C a 40°C, a 10 kgf/cm² de pressão e perda de carga permitida de 1kgf/cm².
Mistura aromática:
Composição: Benzeno 60% e Tolueno 40%
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0003 (m²hr°C/kcal)propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0003 (m²hr°C/kcal)
Água de torre:
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0004 (m²hr°C/kcal)
Geometria inicial:
Tipo AES – horizontal
Comprimento dos tubos: 3.0 m
Espessura dos tubos: 2.108 mm
Passo tubos: 31.75 mm – triangular – 30°
Número de passes nos tubos: 2
Inserindo os dados do fluido frio
Selecionou User specified
Clicou em Property Generator
Selecione VGM Thermo
Selecione Steam95
Adicione a substância desejada e a fração
Insira as condições
Clique em Transfer
Clique em OK
Trocador líquido-líquido: Resfriamento de uma mistura de aromáticos
Em um processo petroquímico, necessita-se resfriar 25000 kg/h de uma mistura de
benzeno e tolueno de 100°C a 50°C, a uma pressão de 10 kgf/cm² e com perda de
carga permitida de 1kgf/cm². Para o resfriamento será utilizada água de uma torre de
30°C a 40°C, a 10 kgf/cm² de pressão e perda de carga permitida de 1kgf/cm².
Mistura aromática:
Composição: Benzeno 60% e Tolueno 40%
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0003 (m²hr°C/kcal)propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0003 (m²hr°C/kcal)
Água de torre:
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.0004 (m²hr°C/kcal)
Geometria inicial:
Tipo AES – horizontal
Comprimento dos tubos: 3.0 m
Espessura dos tubos: 2.108 mm
Passo tubos: 31.75 mm – triangular – 30°
Número de passes nos tubos: 2
Inserindo dados do projeto
Alterando as unidades
Alterando as unidades
Preenchendo dados
Preenchendo dados
Por quê?
Preenchendo dados
Rodando
Relatorio
Relatorio
Relatorio
Relatorio
Relatorio
HTRI
Correntes de Fuga:
A� Corrente entre o diâmetro externo dos tubos e as chicanas
B� Corrente principal – passa pelo feixe de tubos, contornando as chicanas
C� by pass do feixe� corrente entre o feixe e o casco
E� entre o casco e as chicanas
F� corrente na divisória de passes
Relatorio
Relatorio
Relatorio
Utilizando a opção Design
Geometry
Constraints
Options
Rodando
Rodando
Relatorio
Relatorio
Exportando os dados para o modo Rating
Clicar em “Copy Output Geometry to Input”
Clicar em Input
Alterando para o modo Rating
Alterando a geometria
Relatório
HTRI
Parâmetros de projeto:
• Corte e espaçamento entre chicanas � ajustar velocidades
“cross-flow” e “window” para que sejam próximas
• Maximizar a corrente B e reduzir as demais
• Overdesign em torno de 10%
Trocador gás-líquido: Resfriamento de nitrogênio
Deseja-se resfriar 10008 kg/h de nitrogênio de 250°C a 40°C. A limitação para a perda de
carga permitida é de 0.06 bar, e a pressão de operação na entrada de 1.8 bar. Temos água
de resfriamento de 25°C a 35°C para o serviço –perda de carga permitida de 1 bar.
Nitrogênio:
Temperatura 40 250 °C
Calor específico 1.0419 1.0664 kJ/kg°C
Viscosidade 0.018 0.026 cP
Condutividade térmica 0.0259 0.0398 W/m°C
Água de torre:
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.00035 (m²hr°C/kcal)
Geometria inicial:
Tipo AES – horizontal
Comprimento dos tubos: 6.0 m
Espessura dos tubos: 2.108 mm
Tubos: 25.4 mm – triangular – 30°
Passo tubos: 38.1 mm
Número de passes nos tubos: 2
Trocador gás-líquido: Resfriamento de nitrogênio
Deseja-se resfriar 10008 kg/h de nitrogênio de 250°C a 40°C. A limitação para a perda de
carga permitida é de 0.06 bar, e a pressão de operação na entrada de 1.8 bar. Temos água
de resfriamento de 25°C a 35°C para o serviço – perda de carga permitida de 1 bar.
Nitrogênio:
Temperatura 40 250 °C
Calor específico 1.0419 1.0664 kJ/kg°C
Viscosidade 0.018 0.026 cP
Condutividade térmica 0.0259 0.0398 W/m°C
Água de torre:
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.00035 (m²hr°C/kcal)
Geometria inicial:
Tipo AES – horizontal
Comprimento dos tubos: 6.0 m
Espessura dos tubos: 2.108 mm
Tubos: 25.4 mm – triangular – 30°
Passo tubos: 38.1 mm
Número de passes nos tubos: 2
Inserindo dados do fluido quente
Trocador gás-líquido: Resfriamento de nitrogênio
Deseja-se resfriar 10008 kg/h de nitrogênio de 250°C a 40°C. A limitação para a perda de
carga permitida é de 0.06 bar, e a pressão de operação na entrada de 1.8 bar. Temos água
de resfriamento de 25°C a 35°C para o serviço – perda de carga permitida de 1 bar.
Nitrogênio:
Temperatura 40 250 °C
Calor específico 1.0419 1.0664 kJ/kg°C
Viscosidade 0.018 0.026 cP
Condutividade térmica 0.0259 0.0398 W/m°C
Água de torre:
Utilizar o Property Generator (Property Package VGMThermo) para geração das
propriedades termodinâmicas. Fator de incrustação: 0.00035 (m²hr°C/kcal)
Geometria inicial:
Tipo AES – horizontal
Comprimento dos tubos: 6.0 m
Espessura dos tubos: 2.108 mm
Tubos: 25.4 mm – triangular – 30°
Passo tubos: 38.1 mm
Número de passes nos tubos: 2
Inserindo dados do processo
Inserindo dados do fluido quente
Inserindo dados do fluido quente
Inserindo dados do fluido quente
Inserindo dados do fluido quente
Inserindo dados do fluido quente
Inserindo dados do fluido quente
Inserindo dados do fluido quente
Inserindo dados do fluido quente
rodando
Relatorio
Inserindo dados do fluido quente