Trocador de Calor - Transferência de Calor e Massa II

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE DO ALTO VALE DO RIO DO PEIXE – UNIARP
CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA
 
 
 
AMANDA NAVA SCOLARO
ARTHUR RAISER MAFFESSONI
JULIANA BANDEIRA LIPINSKI
LILIAN DE SOUZA LEMOS
THAYSE EDUARDA DRUN
 
 
 
 
 
 
TROCADOR DE CALOR
 
 
 
 
 
 
 
CAÇADOR
2019
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - Trocador de calor contato direto	14
FIGURA 2 - Trocador de calor contato indireto	15
FIGURA 3 - Trocador de calor de casco e tubo compacto e pequeno	16
FIGURA 4 - Trocador de calor tipo casco e tubo	17
FIGURA 5 - Exemplo de trocador de calor casco e tubos.	18
FIGURA 6 - Principais partes componentes de um trocador casco e tubos	19
FIGURA 7 - Componentes Trocador de calor tubo e casco, em destaque chicanas.	20
FIGURA 8 - Exemplo de trocador de calor tipo placas.	22
FIGURA 9 - Trocador de calor de tubo duplo	24
FIGURA 10 - (a) Correntes paralelas, (b) contracorrente, e (c) correntes cruzadas.	26
FIGURA 11 - (a) Contracorrente Cruzada, (b) Tubo e Carcaça de Múltiplos Passes.	26
FIGURA 12 - Tipos de arranjos.	36
FIGURA 13 - Constantes para arranjos.	45
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 – tabela de fatores de incrustação normais	32
TABELA 2 - Características do óleo de motor (não usado).	33
TABELA 3 - Características da água.	33
TABELA 4 - Coeficiente global de transferência de calor.	35
TABELA 5 - Valores de passos.	36
TABELA 6 - Diâmetros e espessuras usuais em tubos para trocadores de calor (baseada na tabela R-2.21 da norma TEMA).	37
TABELA 7 - Caracterização do trocador de calor casco e tubos segundo a norma TEMA.	38
TABELA 8 - Tubos com diâmetro externo 1” em um arranjo triangular 30̊ de 31,75mm.	38
TABELA 9 - Relações de corte das chicanas.	43
TABELA 10 - Diagramas para arranjo triangular.	44
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1: Comprimento mínimo na entrada..........................................................41
Gráfico 2: Comprimento mínimo na saída.............................................................42
LISTA DE SIMBOLOS E SIGLAS
 Taxa de transferência de calor requerida
 Massa
 Calor específico
Tqent Temperatura de entrada do fluido quente
Tqsaí Temperatura de saída do fluido quente
 Temperatura de saída do fluido frio
 Vazão mássica
 Temperatura de entrada do fluido frio
 Temperatura média logarítmica
 Número de Reynolds 
 Viscosidade
 Número de Pi
 Número de Nusselts
 Número de Prandt
 Coeficiente interno de transferência de calor 
 Condutividade térmica, constante de Boltzman
 Diâmetro do tubo do óleo
 Diâmetro externo
 Diâmetro interno
 Massa específica
 Vazão mássica
 Coeficiente externo de transferência de calor 
 Coeficiente global de transferência de calor por convecção
 Comprimento total do trocador de calor
 Velocidade máxima de escoamento
 Diâmetro dos bocais dos tubos
 Diâmetro dos bocais do casco
 Número de tubos
 Espessura dos estimada dos espelhos
 Velocidade do fluido nos tubos
= Número de passes do tubo
 Diâmetro do feixe de tubos
 Passo dos tubos
 Número de chincanas
 Fator corretivo, fração de escoamento total
 Fator corretivo
Área efetiva da secção de escoamento para efeito de troca de calor
 Coeficiente do fator de escoamento conforme o arranjo
 Relação do arranjo com o diâmetro dos tubos
 Vazão mássica no casco
 Constante
 Número de filas
 Comprimento entre chincanas
Distância entre a primeira chincana e o espelho
 Rugosidade
 Área de troca térmica necessária
 Área de troca térmica estimada
 Desvio em relação a área disponível
 Comprimento entre chincanas
SUMÁRIO
 
1. INTRODUÇÃO........................................................................................................91.2 OBJETIVOS....................................................................................................11
2. TROCADORES DE CALOR.................................................................................12
2.1 CLASSIFICAÇÃO DOS TROCADORES DE CALOR.....................................13
2.1.1 Classificação pelo processo de transferência de calor.........................13
2.2 CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A COMPACTICIDADE.....................15
2.3 CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM O TIPO DE CONSTRUÇÃO.............16
2.3.1 Trocador de calor tipo casco e tubo......................................................16
2.3.1.1 Partes principais: Feixes de tubos.............................................17
2.3.1.2 Defletores ou chicanas...............................................................20
2.3.1.3 Casco e cabeçotes.....................................................................19
2.3.2 Trocador de calor de placas.................................................................19
2.3.3 Trocador de calor tipo placa.................................................................21
2.3.4 Trocador de calor tipo tubo duplo.........................................................22
2.3.5 Trocador de calor tipo serpentina.........................................................23
2.4 TROCADOR DE CALOR CLASSIFICADOS PELO ARRANJO DE ESCOAMENTO...............................................................................................25
2.4.1 Escoamento Paralelo............................................................................25
2.4.2 Contracorrente......................................................................................25
2.4.3 Escoamento Cruzado...........................................................................25
2.4.4 Contracorrente Cruzada.......................................................................25
2.4.5 Tubo e Carcaça de Múltiplos Passes ..................................................26
2.5 CLASSIFICAÇÃO PELO MECANISMO DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR.27
2.5.1 Condensadores.....................................................................................27
2.5.2 Geradores de vapor (caldeiras)............................................................27
2.5.3 Radiadores de usinas de força espaciais.............................................27
2.6 TIPOS DE TROCADORES DE CALOR COM MUDANÇA DE FASE.............28
2.7 CLASSIFICAÇÃO DOS TROCADORES DE CALOR.....................................28
2.8 CLASSIFICAÇÃO DOS TROCADORES DE CALOR.....................................28
2.8.1 Diferença de Temperatura Média.........................................................29
2.9 FATORES DE INCRUSTAÇÃO.................................................................. ....32
2.10 APLICAÇÕES DOS TROCADORES DE CALOR NA INDÚSTRIA......33
CALCÚLOS DIMENSIONAMENTO TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO....................................................................................................................33
2.11 Área estimada de troca térmica............................................34
2.12 Número de tubos adotados.....................................................37 
2.13 Espaçamento das chincanas na entrada e na saída......40
2.14 Corte nas chincanas...................................................................41
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES.........................................................................48
CONCLUSÃO............................................................................................................49
REFERÊNCIAS..........................................................................................................50
 
 
1 INTRODUÇÃO
	Os trocadores de calor são projetados para efetuar a troca de calor entre duas correntes fluidas, entre as quais exista um diferencial de temperatura. Sua utilização permite o aquecimento de um fluido frio para atender as condições de processo por meio do resfriamento de outro fluido, quente, existente no mesmo processo. Araújo (2002), afirma que os trocadores podem ser classificados pelo tipo de serviço que realizam dentro de um processo cuja referência é o fluido principal. Conforme o autor, de acordo com as características construtivas do trocador, ele também pode ser identificado como duplo tubo, casco e tubo, tampa flutuante, de tubos em U entre outros modelos. A escolhado fluido não possui regras preestabelecidas, uma vez que o permutador está projetado para receber determinados líquidos no tubo e no casco (REIS, 2002).
	Para realizar o arrefecimento de um fluido quente existem diferentes tipos e configurações de trocadores de calor, um dos mais empregados, e que será abordado neste trabalho, é o do tipo casco e tubo, que consiste, em um casco cilíndrico, carcaça, que contém diversos tubos em seu interior. Dentro da carcaça existem também chicanas, além de barras guias. Os tubos internos são responsáveis pela condução do escoamento do fluido quente, e por isso é fundamental que sejam feitos de material com elevada condutividade térmica. As chicanas, por sua vez, têm como função guiar os tubos internos, não deixar que os tubos flambem e também provocar um escoamento turbulento dentro da carcaça externa. A troca térmica é realizada através das paredes dos tubos.
	Uma vez definido o modelo de trocador de calor, casco e tubo, será necessário realizar os cálculos pertinentes do dimensionamento que proporcionará uma ideia dos parâmetros que se obterá utilizando os critérios selecionados. Os fluidos escolhidos foram óleo de motor não usado e água. Sendo a temperatura de entrada do óleo 80°C e de saída 65°C, valor determinado pelo professor Salmo Mardegan orientador deste trabalho e o material que será utilizado é o aço carbono SAE 1020.
	Por fim, o objetivo final do projeto é dimensionar por meio de cálculos as características térmicas e mecânicas de um trocador de calor casco e tubo. No projeto térmico, o trocador é dimensionado e a troca de calor e perda de carga, quantificadas. Nesta etapa, os principais parâmetros de construção como o tipo e diâmetro do casco, espessura da parede, diâmetro externo e comprimento dos tubos e o espaçamento entre as chicanas são determinados. No projeto mecânico, cálculos detalhados são realizados a fim de dimensionar componentes como espelhos.
OBJETIVOS
OBJETIVO GERAL
	Dimensionar um trocador de calor casco e tubos por meio de cálculos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
· Determinar quais são as melhores características para o dimensionamento do trocador de calor;
· Especificação dos principais tipos de trocadores de calor disponíveis na indústria;
· Revisão bibliográfica dos componentes do trocador de calor;
TROCADORES DE CALOR
	Os trocadores de calor são equipamentos que realizam a transferência de energia térmica de um meio para outro. Existem três princípios diferentes em que se baseiam os trocadores de calor, pela mistura de dois fluídos, com armazenagem intermediária e através de uma parede que separa os fluidos, sendo o último o mais comum na indústria, uma vez que não ocorre contato entre os dois fluídos, e assim podem ser reaproveitados.
	De acordo com Salmoni (1966) o trocador de calor efetua a transmissão de calor de um fluido para o outro, essa troca ocorre durante o escoamento em vazão uniforme dos fluídos. Na maioria dos casos ambos fluidos, mudam de temperatura com continuidade ao longo da superfície de separação, o que ocasiona uma variação térmica de um ponto ao outro do aparelho. As temperaturas de entrada e saída dos trocadores de calor podem ser facilmente medidas e do restante do aparelho de ser calculada.
	Conforme estudos realizados por Kreith (1922) nos modelos mais simples de trocador de calor um fluido quente e outro frio são misturados diretamente atingindo a mesma temperatura final. Igualando-se a energia perdida pelo fluido mais quente e a energia ganhada pelo mais frio é possível estimar a quantidade de calor transferida.
	Para Schmidt et. al. (1996) a maioria dos ciclos práticos usados para converter calor em trabalho ou para bombear calor utilizam um fluido de trabalho. O fluido circula através de vários componentes do ciclo para produzir os efeitos desejados. Em dois ou mais componentes do ciclo, o calor é adicionado ou retirado do fluido de trabalho. Isto é normalmente conseguido fazendo com que o fluido de trabalho troque calor com um segundo fluido. Se não houver trabalho realizado sobre ou pelos fluidos na medida em que eles escoam pelo equipamento em que ocorre a troca de calor, o componente é classificado como um trocador de calor.
	Inúmeros modelos de trocadores de calor foram desenvolvidos para diferentes empregos e em diversos níveis de complexidade tecnológica e de porte, como usinas elétricas a vapor, usinas de processamento químico, aquecimento e condicionamento de ar em edifícios, refrigeradores domésticos, radiadores de automóveis entre outras aplicações (INCROPERA,1992).
 
3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS TROCADORES DE CALOR
Os trocadores de calor são construídos de acordo com tipos, tamanhos, configurações e disposições de escoamento que uma classificação, mesmo arbitrária, é necessária para a sua elaboração. Kakaç, Shah e Bergles (1982) citado por Souza (2013) classificam os trocadores de calor de acordo com: o processo de transferência de calor, a compacticidade, o tipo de construção, a disposição das correntes, e o mecanismo da transferência de calor.
3.1.1 Classificação pelo processo de transferência de calor
 Ribeiro (1984), afirma que os trocadores de calor podem ser classificados como de contato direto e de contato indireto. No tipo de contato direto, a transferência de calor ocorre entre dois fluidos imiscíveis, que não se misturam, como um gás e um líquido, óleo e água que entram em contato direto. Um exemplo típico de trocador de calor por contato direto são as torres de resfriamento, figura 1, condensadores com nebulização para vapor de água e outros vapores, que utilizam pulverizadores de água.
	Há diferentes formas desses equipamentos, indo de modelos mais simples até os mais complexos. Em trocadores de calor que empregam a mistura direta dos fluidos os mais comuns são dessuperaquecedores, condensadores de jato e aquecedores de água de alimentação abertos (KREITH, 1977). 
	De acordo com Vallecillo (1989) aplicações triviais desse tipo de trocador de calor envolvem transferência de massa e calor (energia). Aplicações envolvendo somente transferência de calor são raras. Em comparação aos trocadores de calor de contato indireto, geram taxas de transferência de calor mais elevadas em razão da transferência de massa. A construção desse tipo de equipamento é relativamente barata quando comparados aos de contato indireto, porém sua aplicação é limitada a casos onde o contato direto entre os fluidos seja admissível.
Nos trocadores de calor de contato indireto, como os radiadores de automóveis e trocadores de calor casco e tubo, Figura 2, o fluido quente e frio estão separados por uma parede impermeável, e recebem o nome de trocadores de calor de superfície. Não há mistura dos fluidos, existe uma parede entre elas, que possui forma especial, em função do tipo de operação que se realiza.
	Os fluidos quentes e frio são escoados alternadamente na mesma passagem. Quando o fluído quente atravessa a passagem o calor é armazenado na parede e no enchimento do trocador, em seguida o fluido frio atravessa o trocador de calor e absorve o calor armazenado (SOUZA, 2013).
	De acordo com Silva (2009) em um trocador de armazenamento, os ambos fluidos percorrem alternativamente as mesmas passagens de troca de calor. A superfície de transferência de calor geralmente é de uma estrutura chamada matriz. Em caso de aquecimento, o fluido quente atravessa a superfície de transferência de calor e a energia térmica é armazenada na matriz. Posteriormente, quando o fluido frio passa pelas mesmas passagens, a matriz “libera” a energia térmica. Este trocador também é chamado regenerador.
	Zreith (1977) afirma que os fluidos escoam no equipamento sem contato direto, através de tubulações distintas, separadas por paredes de alta condutibilidade térmica. Geralmente essas paredes são feitas de metais, como o cobre e o alumínio, ou ligas metálicas. O escoamento pode ser dado de duas formas, em correntes paralelas, em que os dois fluidos entram do mesmo lado do trocador e fluemno mesmo sentido, ou entram em lados opostos e fluem em sentido contrário ou em correntes cruzadas, onde os fluidos escoam perpendicularmente.
FIGURA 1 - Trocador de calor contato direto
Fonte: (Pereira 2008).
FIGURA 2 - Trocador de calor contato indireto
Fonte: (Pereira 2008).
3.2 CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM A COMPACTICIDADE
Conforme estudos realizados por Souza (2013) a razão entre a área da superfície de transferência de calor, em um dos lados do trocador de calor, e o volume pode ser utilizado como medida da compacticidade do trocador de calor. Um trocador de calor com densidade de área superficial, em um dos lados, maior do que cerca de 700 m2/m3, é classificado, arbitrariamente, como trocador de calor compacto, independentemente de seu projeto estrutural. Em radiadores de automóvel, por exemplo, com uma densidade de área superficial da ordem de 1.100 m2/m3, e os trocadores de calor de cerâmica vítrea, de certos motores a turbina de gás, que têm uma densidade de área superficial da ordem de 6.600 m2/m3, são trocadores de calor compactos. No outro extremo da escala de compacticidade, os trocadores de calor do tipo tubular plano e os do tipo casco e tubos têm densidade da área superficial na faixa de 70 a 500 m2/m3, e não são considerados compactos.
Na medida em que o desenvolvimento tecnológico avança, os processos são otimizados e apresentam maior eficiência, exigindo também uma melhor otimização dos equipamentos envolvidos naqueles processos. Desta forma, é urgente a necessidade de se implementar trocadores de calor com menores volumes, mantendo ou até mesmo melhorando sua taxa de transferência de calor por unidade de volume ocupado (INCROPERA e DEWITT, 2008).
A compacticidade de um trocador de calor não é determinada pelo seu tamanho. Equipamentos reconhecidamente pequenos, não são necessariamente compactos. Conforme a figura 3, a compacticidade de um trocador de calor é determinada, segundo alguns autores, pelo seu diâmetro hidráulico (Dh) e pela densidade de área de transferência de calor (HESSELGREAVES, 2001).
FIGURA 3 - Trocador de calor de casco e tubo compacto e pequeno
Fonte: (HESSELGREAVES, 2001).
3.3 CLASSIFICAÇÃO DE ACORDO COM O TIPO DE CONSTRUÇÃO
	Os trocadores de calor podem ser classificados de acordo com as características construtivas.
3.3.1 Trocador de calor tipo casco e tubo
	De acordo com Ferraz (2008), um trocador de calor do tipo casco e tubo é um tipo de equipamento responsável por fazer a troca de fluidos que podem ser de origem líquida, sólida ou gasosa em sistemas de refrigeração e aquecimento de diversos tipos de equipamentos. Esses produtos realizam a distribuição de calor com eficiência e agilidade, garantindo temperaturas adequadas em seus locais de instalação. O trocador de calor casco e tubo serve para a instalação em linhas de produção, estações de petróleo, petroquímicas e gás, usinas de energia elétrica e em outras instalações diversas.
	Holman (1983), afirma que esse tipo de trocador é o mais comum em aplicações de alta pressão. Conta com um casco com alguns tubos dentro dele para a realização da troca dos fluidos, conforme figura 4. Enquanto um fluido passa pelos tubos o outro fluido passa sobre eles através do casco, fazendo a troca de calor entre os dois elementos. Os tubos que compõem o trocador de calor casco e tubo podem ser aletados, planos e possuir outras variações.
	O trocador de calor casco e tubo possui excelente troca térmica apresentando alta capacidade, mesmo em tamanhos mais compactos. Sua fabricação é feita com materiais de alta resistência e durabilidade para que os trocadores possam resistir e suportar a transferência de diferentes tipos de fluidos (FERRAZ, 2008).
FIGURA 4 - Trocador de calor tipo casco e tubo
Fonte: (Apostila Fabio Ferraz, 2008).
3.3.1.1 Partes principais: Feixes de tubos
	Para Silva (2014) os feixes de tubos são um conjunto de tubos presos por suas extremidades a duas placas, denominadas espelhos. O feixe atravessa chapas metálicas chamadas de chicanas, colocadas espaçadamente por meio de espelhos e fixadas por tirantes, visando evitar a flexão dos tubos e melhorar a troca térmica, onde ocorre o aumento do tempo de residência e a turbulência do fluido que segue no casco, segundo especificado na Figura 5.
 
FIGURA 5 - Exemplo de trocador de calor casco e tubos. 
Fonte: (Apostila Fábio Ferraz, 2008).
	Os tubos são fabricados de diversas ligas de materiais metálicos ferrosos e não-ferrosos. Os quais podem ser lisos, os mais usados, de 3/4” a 2” e espessuras BWG e Aletados, para aplicações específicas. Visando o uso com cabeçotes de retorno, deseja-se obter o maior número possível de tubos na seção do casco e, ao mesmo tempo, prover espaço para a passagem do fluido no mesmo. A disposição dos tubos no feixe pode ser: Passo triangular, melhora a troca, mas só é usado para fluidos limpos, Passo quadrado, usado em refinarias devido à facilidade de limpeza externa.
	Na Figura 6 são mostradas as principais partes componentes de um trocador casco e tubos. Os principais componentes são o feixe de tubos, o casco, os cabeçotes e as chicanas. As chicanas sustentam os tubos, dirigem a corrente do fluido na direção normal aos tubos e aumentam a turbulência do fluido no casco. Há vários tipos de chicanas, e a escolha do tipo de chicana, da geometria e do espaçamento depende da vazão, da perda de carga permitida no lado do casco, das exigências da sustentação dos tubos e das vibrações induzidas pelo escoamento. São disponíveis muitas variações do trocador de casco e tubos, as diferenças estão no arranjo das correntes do escoamento e nos detalhes de construção. Discutiremos esse assunto mais tarde, juntamente com a classificação dos trocadores de calor segundo o arranjo do escoamento (TELLES, 1996).
FIGURA 6 - Principais partes componentes de um trocador casco e tubos
Fonte: (TELLES, 1996).
3.3.1.2 Defletores ou chicanas
	Para Salmoni (1966) os defletores ou chicanas em destaque na figura 7, conduzem o escoamento do fluido de forma ora cruzado, ora paralelo, o que ocasiona certa turbulência e um maior tempo de residência do fluido do casco, levando a um aumento da transferência de calor, ajudam a suportar os tubos no interior do casco, evitando a flexão dos mesmos orifícios anulares, disco e anel e segmentados. 
FIGURA 7 - Componentes Trocador de calor tubo e casco, em destaque chicanas.Chicanas
Fonte: https://www.cdcequipamentos.com/tipos-trocador-calor.
	
	Há dois tipos de trocadores de calor nos quais não ocorre mudança de fase enquanto o fluido escoa. O tipo mais comum é baseado na configuração do tubo e carcaça. Um dos fluidos escoa internamente nos tubos enquanto que o outro fluido escoa em torno dos tubos com uma configuração que depende da colocação de chicanas. Muitos tipos de configuração são possíveis para os trocadores de calor do tipo tubo e carcaça. Esse tipo de trocador de calor é normalmente utilizado para troca de calor entre dois líquidos, muito embora existam exceções para as quais esse tipo foi construído para o caso em que fluidos são gases (SCHMIDT et. al. 1996).
3.3.1.3 Casco e cabeçotes 
 
	De acordo com Ferraz (2008), casco, normalmente cilíndrico, é o invólucro do permutador, envolvendo o feixe de tubos e o fluido que segue por fora desses (do lado casco).	O casco é fechado nas extremidades pelos cabeçotes, que formam com os espelhos câmaras de entrada e saída do fluido do lado tubos. Os cabeçotes são denominados de estacionário e de retorno, pois o fluido do lado dos tubos podem ter mais de uma passagem, indo e voltando pelo feixe, e um dos cabeçotes teria a finalidade de promover o retorno do fluido.
	Quando os dois fluidos percorrem o permutador na mesma direção, diz-se que se encontram em paralelo, e quando em direções opostas, diz-se que encontram-se em contracorrente. Este último é o fluxo normalmente utilizado. No fluxo em contracorrente, a temperatura do fluido frio pode ultrapassar a menor temperatura do fluido quente, o que não pode ocorrer no fluxo em paralelo. O cascopode ser construído a partir de tubos que apresentam até 24” de diâmetro nominal, ou de chapas calandradas e soldadas a partir de 13” de diâmetro. Fabricados normalmente em aço-carbono, Da mesma forma que podem ser feitos em aço-liga e ligas de alumínio, quando de tubo, e em aço-liga, ligas de níquel e ligas de cobre, quando de chapa (MORAN, 2005).
	Para Silva (2014) o casco possui dois ou mais bocais para entrada e saída do fluido do lado casco, e os cabeçotes têm bocais para entrada e saída do fluido do lado tubos. Se um dos cabeçotes é de retorno, então este não possui bocal. Os bocais de entrada e saída ficam no cabeçote estacionário.
3.3.2 Trocador de calor de placas
	Conforme estudos realizados por Schelble (2016) trocador de calor de placa ou compacto é usado primariamente quando se deseja transferir calor entre duas correntes gasosas ou entre uma corrente gasosa e uma corrente de líquido. Este tipo de trocador possui uma área de troca de calor bastante elevada por unidade de volume. Isso é obtido pela colocação de superfícies estendidas.
	 Salmoni (1966), afirma que como o nome indica, os trocadores de calor são geralmente construídos de placas delgadas. As placas podem ser lisas ou onduladas.
Já que a geometria da placa não pode suportar pressões ou diferenças de temperaturas tão altas quanto um tubo cilíndrico, são ordinariamente projetados para temperaturas ou pressões moderadas.
3.3.3 Trocador de calor tipo placa
	De acordo com Ferraz (2008), o trocador tipo placa consiste em um conjunto de placas corrugadas montadas em série, com gaxetas. Os fluidos trocam calor, passando em contracorrente, alternadamente, pela sequência de placas. Têm grande eficiência na troca térmica podendo ser visualizado na Figura 8.
FIGURA 8 - Exemplo de trocador de calor tipo placas.
Fonte: (Apostila Fabio Ferraz, 2008).
	O trocador de calor tipo placa é utilizado, por meio de placas de metal, para a transferência de calor entre dois fluidos. Diferentemente dos métodos convencionais, o trocador de calor tipo placa possui seus fluidos em maior exposição, também em uma maior superfície. Sendo assim, há a facilidade no momento transmissivo do calor, fazendo com que aumente a velocidade da mudança térmica (SILVA, 2014).
	Para Araújo (2002), muitas são as vantagens em se utilizar o trocador de calor tipo placa, dentre as quais estão: o ganho de eficiência, a rápida e prática limpeza e manutenção, a segurança, boa performance, redução do espaço físico, aquecimento e resfriamento em um único equipamento, a economia de energia, a facilidade para expansão e maior sustentabilidade e preservação ao meio ambiente.
	De acordo com Vallecillo (1989), a produção do trocador de calor tipo placa se constitui por meio do aço inoxidável, sendo que, também é possível variar para o titânio nas placas de troca, em relação aos fluidos altamente corrosivos ou que demandem materiais nobres, a fim de suportarem as resistências mecânicas e químicas. O trocador de calor tipo placa também apresenta outras versões, como as pequenas soldadas ou brasadas, que, muitas vezes são utilizadas em combinações com seções de água quente.
	O trocador de calor tipo placa foi projetado, principalmente, para ser aplicado em sistemas de refrigeração industrial, sendo que a área de transmissão do calor torna-se otimizada, pelo fato de a solda ficar fora do canal de fixação (FERRAZ, 2008).
3.3.4 Trocador de calor tipo tubo duplo
	De acordo com estudos realizados por Moran (2005) o trocador de calor tipo tubo duplo ou bitubular é composto por dois tubos concêntricos. Do qual um dos fluídos têm escoamento pelo tubo interno e outro pela parte anular entre tubos, sendo uma direção de contracorrente como mostra a Figura 9. Dentre todos os tipos de trocadores, este é considerado o mais simples devido a fácil manutenção, sendo utilizado em aplicações de pequenas capacidades. É usado também, na transferência de calor sensível (aquecimento ou resfriamento) em situações onde áreas de trocas pequenas (geralmente até 50m²). 
	Segundo Araújo (2002), o tubo interno pode ser liso ou aletado. O tubo aletado, com aletas externas longitudinais, é indicado quando o fluido que escoa pelo espaço anular apresenta coeficiente de transferência de calor muito baixo, cerca de menos da metade do outro coeficiente. A aleta aumenta a área de troca do calor.
	As principais vantagens deste tipo de trocador são: facilidade de construção e montagem, ampliação de área, ou seja, pode ser instalada área adicional em uma unidade já existente, e facilidade de manutenção, da qual se pode ter fácil acesso para limpeza em ambos os lados de escoamento, dependendo das conexões das extremidades. Geralmente, são produzidos em dimensões-padrão, para nível de pressão padrão (30,5 bar ou 500 psi) ou alta pressão (VALLECILLO, 1989).
	Conforme Araújo (2002), os fluidos podem operar em contracorrente ou em paralelo. Em contracorrente, os dois fluidos percorrem o trocador em sentidos contrários, enquanto em paralelo percorrem no mesmo sentido. Esse tipo de trocador costuma ser economicamente viável quando são necessárias áreas de troca de até 30m² e, em outras situações, quando o trocador casco e tubo não for a melhor solução econômica, isto é, número de tubos por passagem menor que 30, diâmetro do casco menor que 200 mm (8 in), baixas vazões, grande cruzamento (interseção) de temperatura, calor trocado menor que 500kW.FIGURA 9 - Trocador de calor de tubo duplo
Fonte: (KAKAÇ, 2002).
3.3.5 Trocador de calor tipo serpentina
	Este tipo de trocador de calor é muito específico na indústria, e apresenta diferentes tipos de configurações, dependendo do tipo de aplicação e do equipamento. De modo geral, sua forma é helicoidal ou espiral, muito utilizado em torres de absorção, vasos circulares com agitadores mecânicos, tanque de armazenagem de óleo combustível, tanques de soluções salinas para evitar cristalização, em tanques de fusão (enxofre por exemplo), entre outros.
	De acordo com Silva (2014) outro tipo de trocador de calor que também se enquadra nesta classificação é a fornalha. Uma mistura de ar e combustível entra na unidade e sofre uma reação química, normalmente um processo de combustão. A energia liberada é transferida para um segundo fluido que é aquecido, porém não muda de fase. Exemplos típicos destas unidades são aquecedores de ar e água utilizados em aquecimento doméstico.
3.4 TROCADOR DE CALOR CLASSIFICADOS PELO ARRANJO DE ESCOAMENTO.
Conforme Schmidt et. al. (1996) existem numerosas possibilidades para a disposição do escoamento nos trocadores de calor. Assim, os tipos de trocadores de calor são usados quando a classificação baseada na configuração do escoamento.
3.4.1 Escoamento Paralelo
	Os fluxos dos dois fluidos escoam em direções paralelas e mesmo sentido. Essas unidades são menos comuns, já que sua eficiência é menor do que no arranjo em contracorrente, como está na Figura 10a.
3.4.2 Contracorrente
	Os fluxos dos dois fluidos escoam em direções paralelas, mas em sentidos opostos. Esta configuração de trocador de calor é a mais eficiente. Conforme apresentado na figura 10b.
3.4.3 Escoamento Cruzado
	Os fluxos dos dois fluidos ocorrem a um ângulo reto. Embora essas unidades não sejam tão eficientes quanto à configuração de contracorrente, elas são normalmente usadas devido à facilidade com que o fluido passa pelo trocador de calor. O radiador de automóvel é um exemplo desse tipo de trocador de calor, conforme a Figura 10c.
3.4.4 Contracorrente Cruzada
	Esse arranjo resulta do desejo de se obter um trocador de calor que seja de simples construção. Na medida em que o número de passes aumenta, a eficiência da unidade se aproxima da eficiência do trocador de calor contracorrente. Demostrado na figura 11a.
3.4.5 Tubo e Carcaça de Múltiplos Passes 
	A simplicidade construtiva conduz a esses tipos de arranjos de escoamento para muitas aplicações de trocador de calor. Apresentado na figura 11b.
FIGURA 10 – Arranjo de escoamento
(a)
(b)
(c)
 
Fonte: (OZISIK,1993).FIGURA 10 – Arranjo de escoamento(a)
(b)
Fonte: (SCHMIDT et. al., 1996).
3.5 CLASSIFICAÇÃO PELO MECANISMO DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Conforme Kreith (1977) as possibilidades para o mecanismo de transferência de calor incluem uma combinação de quaisquer dois entre os seguintes:
1. Convecção forçada ou convecção livre monofásica
2. Mudança de fase (ebulição ou condensação)
3. Radiação ou convecção e radiação combinadas
A convecção forçada monofásica em ambos os lados do trocador de calor. Condensadores, caldeiras e radiadores de usinas de força espaciais incluem mecanismos de condensação, de ebulição e de radiação, respectivamente, sobre uma das superfícies do trocador de calor.
3.5.1 Condensadores
Os condensadores são utilizados em várias aplicações, como usinas de força a vapor de água, plantas de processamento químico e usinas nucleares elétricas de veículos espaciais. Os principais tipos incluem os condensadores de superfície, os condensadores a jato e os condensadores evaporativos. O tipo mais comum é o condensador de superfície, que tem a vantagem de o condensado ser devolvido à caldeira através do sistema de alimentação de água uma vez que a pressão do vapor, na saída da turbina, é de somente 1,0 a 2,0 polegadas de mercúrio absolutas, a densidade do vapor é muito baixa e a vazão do fluido é extremamente grande (SALMONI, 1966).
Conforme Telles (1996) para minimizar a perda de carga, na transferência do vapor da turbina para o condensador, o condensador é montado ordinariamente abaixo da turbina e ligado a ela. A água de resfriamento flui horizontalmente no interior dos tubos, enquanto o vapor flui verticalmente para baixo, entrando por uma grande abertura na parte superior, e passa transversalmente sobre os tubos. Há um dispositivo de aspiração do ar, este dispositivo é importante, pois a presença de gás não condensável no vapor reduz o coeficiente de transferência de calor na condensação.
3.5.2 Geradores de vapor (caldeiras)
As caldeiras a vapor de água constituem uma das primitivas aplicações dos trocadores calor. O termo gerador de vapor é muitas vezes aplicado às caldeiras nas quais a fonte de calor é uma corrente de fluido quente em vez de produtos da combustão. Uma enorme variedade de caldeiras já foi construída. Existem caldeiras em pequenas unidades, para aquecimento doméstico, até unidades gigantescas, complexas e caras, para as modernas usinas de força (SOUZA, 2013). 
3.5.3 Radiadores de usinas de força espaciais
A rejeição do calor residual do condensador de uma usina de força cuja finalidade é produzir eletricidade para o equipamento de propulsão, de orientação ou de comunicação de um veículo espacial acarreta sérios problemas mesmo com a usina produzindo uns poucos quilowatts de energia elétrica. 0 único modo com que se pode dissipar o calor residual de um veículo espacial é radiação térmica, aproveitando a vantagem da relação de quarta potência entre a temperatura absoluta superfície e o fluxo de calor radiativo. Portanto, na operação de algumas usinas de força de veículos espaciais, o ciclo termodinâmico se processa em temperaturas tão altas que o radiador trabalha aquecido ao rubro. Mesmo assim, é difícil manter a dimensão do radiador dentro de um casco razoável, nos veículos de lançamento (FERRAZ, 2019).
3.6 TIPOS DE TROCADORES DE CALOR COM MUDANÇA DE FASE
	Para Schmidt et. al. (1996) o trocador de calor é projetado em muitas aplicações de forma que um dos fluidos sofre uma mudança de fase. Unidades desse tipo são normalmente baseadas num projeto modificado de tubo e carcaça. Quando o vapor é produzido, o trocador de calor recebe o nome de gerador de vapor, evaporador ou caldeira. O vapor pode ser formado ou do lado do tubo ou do lado da carcaça. 
	Um tipo comum de gerador de vapor é aquele em que combustível e ar entram no trocador de calor e um processo de combustão ocorre de forma que uma quantidade considerável de energia é liberada. Os gases quentes formados durante o processo de combustão transferem calor para o líquido, o que faz com que esse mude de fase. Os aquecedores e economizadores de ar, também são trocadores de calor, mas não existe mudança de fase do fluido enquanto está escoando por eles (KREITH, 1977).
	De acordo com Silva (2014) quando o fluxo de vapor é condensado quando este passa pelo trocador de calor, dizemos que a unidade se chama condensador. Uma vez mais, um projeto modificado do tipo tubo e carcaça são utilizados, muito embora trocadores de calor compactos sejam muito comuns.
3.7 CLASSIFICAÇÃO DOS TROCADORES DE CALOR
 
	Segundo KREITH,1977, a Tema (Tubular Exchanger Manufactors Association) publica normas para projeto e construção de permutadores de casco e tubo. Estas especificações servem para três classes de permutadores:
	Classe R
Para condições severas de processamento de petróleo e produtos químicos, serviços rigorosos, em que se deseja obter segurança e durabilidade.
 	 Classe C
Para condições moderadas de operação, tendo em vista a máxima economia e o mínimo tamanho, condizentes com as necessidades de serviço.
	Classe A
	Para condições severas de temperatura e fluidos altamente corrosivos. Os permutadores são classificados pela Tema de acordo com a forma dos cabeçotes e do casco. A determinação das formas, a indicação do diâmetro nominal do casco e o comprimento dos tubos caracterizam um trocador.
	De acordo com Kreith (1977), em geral, o trocador de calor mais frequentemente usados em processos industriais é o tipo casco e tubos. Estes trocadores são amplamente utilizados no aquecimento, resfriamento, evaporação e condensação de fluidos. Trocadores deste tipo têm muitas aplicações nas indústrias de geração de energia, química, farmacêutica e óleo e gás.
 
3.7.1 Diferença de Temperatura Média
	Segundo KREITH (1977) as temperaturas dos fluidos, num trocador de calor, não são em geral constantes, mas variam de ponto para ponto à medida que o calor é transferido do fluido mais quente para o mais frio. Mesmo para uma resistência térmica constante, a quantidade de calor transmitida por unidade de tempo varia, então ao longo do caminho do escoamento, pois seu valor depende da diferença de temperatura entre os fluidos quente e frio em cada seção.
3.8 FATORES DE INCRUSTAÇÃO
	De acordo com Kreith (1977), o desempenho dos trocadores de calor sob condições de serviço, especialmente na indústria, frequentemente não pode ser previsto apenas por uma análise térmica. Durante a operação com a maioria dos líquidos e alguns gases, desenvolver-se gradualmente uma película de sujeira na superfície de transferência de calor.
	O depósito pode ser de ferrugem, incrustações, detritos siliciosos, coque ou muitas outras coisas. Seu efeito, conhecido como incrustação, é aumentar a resistência térmica.	O fabricante normalmente não pode prever a natureza do depósito de sujeira, tampouco a velocidade de formação da película. Portanto apenas o desempenho de trocadores limpos pode ser previsto (TELLES, 1996).
	A resistência térmica dos depósitos geralmente só pode ser obtida por meio de testes reais ou pela experiência. Se os testes de desempenho forem feitos num trocador limpo e repetidos depois, quando a unidade tiver estado em serviço por algum tempo, a resistência térmica do depósito poderá ser determinada pela relação conforme a fórmula 1.
										(1)
Onde:
U = coeficiente de transmissão de calor do trocador limpo;
Ud = coeficiente após ter ocorrido a incrustação;
Rd = resistência térmica unitária da incrustação.
Muito esforço se fez a fim de compreender a incrustação. Durante a operação, os trocadores ficam incrustados com depósito de um tipo ou de outro nas superfícies de transferência de calor. Por isso a resistência térmica ao fluxo de calor cresce, o que reduz a taxa de transferência de calor. O dano econômico das incrustações pode ser atribuído: ao dispêndio mais alto de capital em virtude de unidades superdimensionadas, as perdas de energia devidas a falta de eficiência térmica, aos custos associados a limpeza periódica de trocadoresde calor e a perda de produção durante desmontagem para limpeza (INCROPERA, 1992). 
	De acordo com Kreith (1977), os fatores de incrustação para várias aplicações foram compilados pela Tubular Exchanger Manufactures Association. Alguns exemplos são dados na tabela 1. Os fatores devem ser aplicados como indicado na equação que segue, para o coeficiente global de transmissão de calor de projeto, Up, para tubos não aletados conforme a equação 2:
(2)
Onde:
 = coeficiente global de transmissão de calor de projeto, em Kcal/h m² °C, baseado numa área unitária da superfície externa dos tubos:
 = coeficiente médio de transmissão de calor do fluido no exterior dos tubos, em Kcal/h m²°C;
 = coeficiente médio de transmissão de calor do fluido no interior dos tubos, em Kcal/h m²°C;
 = resistência de incrustação por unidade de área no exterior dos tubos, em h m²°C/Kcal;
 = resistência de incrustação por unidade de área no interior dos tubos, em h m²°C/Kcal;
 = resistência dos tubos, em h m² de área na superfície externa, °C/Kcal;
| = razão entre as superfícies externa e interna dos tubos.
TABELA 1 – tabela de fatores de incrustação normais
	Tipos de fluido
	Resistência de incrustação
(h°C m²/Kcal)
	Água do mar abaixo de 52°C
	0,0001
	Água do mar acima de 52°C
	0,0002
	Água de caldeira tratada acima de 52°C
	0,0002
	Água do East River abaixo de 52°C
	0,0004-0,0006
	Óleo combustível
	0,001
	Óleo de tempera
	0,0008
	Valores de álcool
	0,0001
	Vapor d’água sem óleo
	0,0001
	Ar industrial
	0,0004
	Líquido refrigerante
	0,0002
Fonte: (KREITH,1977).
3.9 APLICAÇÕES DOS TROCADORES DE CALOR NA INDÚSTRIA
	Para Silva (2019), os trocadores de calor são indispensáveis na indústria e nas pesquisas científicas. São exemplos destes equipamentos, as torres de refrigeração de água, refrigeração em geral, caldeiras, condensadores e recuperadores. Sendo aplicado também na produção de bebidas destiladas (SCHIMIDT, 1996).
	O trocador de calor tipo casco tubo, modelo dimensionado no presente trabalho, é amplamente aplicado na troca de calor entre água e óleo, das quais haja grande utilização de alta pressão, como em refinarias de petróleo e indústrias químicas, esse trocador possui resultados satisfatórios por sofrer mudanças em sua funcionalidade devido às altas pressões.
CALCÚLOS DIMENSIONAMENTO TROCADOR DE CALOR CASCO E TUBO
Necessita resfriar um óleo de motor em um trocador de calor do tipo casco e tubos, o mesmo entra pelos tubos a 80̊C e deve sair a 65̊C. O fluido refrigerante é a água e está a 25̊C, ela passa pelo casco e em volta dos tubos do óleo. 
Conforme tabela 1 e 3, as propriedades da água e do óleo de motor são relevantes para o projeto, pois cada fluido possui uma característica própria. Utilizado vazão mássica do óleo de 1 kg/s e da água 2 kg/s.
TABELA 2 - Características do óleo de motor (não usado).
Fonte: (INCROPERA, 2008).
TABELA 3 - Características da água.
Fonte: (INCROPERA, 2008).
Equação 1: Taxa de transferência de calor requerida.
Tqent – Tqsaí)
Equação 2: Temperatura de saída da água.
Equação 3: Temperatura média logarítmica dos fluidos.
Equação 4: Dimensionamento dos bocais dos tubos.
Velocidade máxima de escoamento nos bocais é 3,048m/s.
 21,65mm (Dbt1 e Dbt2)
Equação 5: Velocidade máxima nos bocais do casco.
2,11m/s
Equação 6: Dimensionamento dos bocais do casco.
 34,72mm (Dbc1 e Dbc2)
3.10 Área estimada de troca térmica.
	Uma vez feitas às escolhas tecnológicas, prosseguimos com o projeto do trocador de calor, ou seja, a determinação da energia térmica a ser transferida, as dimensões e geometrias do equipamento.
	Conforme tabela 4, o óleo pode ser considerado como um líquido orgânico médio, portanto, sua resistência ao depósito total é de 0,00036 m².̊C/W e seu coeficiente global de troca térmica é de 430 a 700 W/m².̊C.
TABELA 4 - Coeficiente global de transferência de calor.
Fonte: (ALMEIDA, ca. 2019).
Equação 7: Área de troca térmica estimada.
3.11 Geometria para tubos
É preciso organizar os tubos internamente. Há quatro formas conforme ilustra a figura 12. Optou-se por escolher a forma triangular 30̊ pois, é a mais usual.
FIGURA 11 - Tipos de arranjos.
Fonte: (ESSEL, [ca. 2019]).
Como o diâmetro do tubo é 1”, a tabela 4 indica o espaçamento entre eles, ou seja, para o arranjo triangular 30̊ o P= 1,250” (31,75mm), Pp=1,082” (27,48mm) e Pn= 0,625” (15,875mm).
A tabela 5, indica que o tubo BWG 14 com a espessura de 2mm pode ser utilizado para o tubo de 1” e de aço carbono. Sendo um dos mais empregados para trocadores de calor pois, é do tipo sem costura, o que proporciona maior resistência a pressão. A Tabela 6 indica os diâmetros e espessuras usuais em tubos de trocadores de calor.
TABELA 5 - Valores de passos.
Fonte: (ARAÚJO, 2002)
TABELA 6 - Diâmetros e espessuras usuais em tubos para trocadores de calor (baseada na tabela R-2.21 da norma TEMA).
Fonte: (TELLES, 2007).
Equação 8: Número de tubos estimados.
Espessura estimada dos espelhos em 1”.
 2 tubos
3.12 Número de tubos adotados 
A tabela 7 informa os tipos de cabeçotes frontal e traseiro dos trocadores de calor tipo casco e tubos. Escolheu-se o modelo A-E-L.
· A= Tampa e carretel removíveis.
· E= Um passe no casco.
· L= Espelho fixo igual a cabeçote estacionário tipo A.
TABELA 7 - Caracterização do trocador de calor casco e tubos segundo a norma TEMA.
Fonte: (UNISINOS, [ca. 2019].
	O trocador de calor tipo L com seis passes nos tubos, necessita de poucos por ter uma área de troca térmica estimada muito pequena, conforme visto na equação 8. “Escolheu-se, para efeito de cálculo 24 tubos, o que resulta em um diâmetro interno do casco de 10”. A Tabela 8 demonstra o diâmetro externo em arranjos triangulares.
TABELA 8 - Tubos com diâmetro externo 1” em um arranjo triangular 30̊ de 31,75mm.
Fonte: (ALMEIDA, [ca. 2019]).
Equação 9: Área disponível.
3.13 Verificação da geometria proposta
Equação 10: Velocidade do fluido nos tubos.
0,78m/s
Equação 11: Número de Reynolds do óleo.
 (Laminar)
Equação 12: Número de Nusselt do óleo.
Equação 13: Coeficiente de película dentro dos tubos.
Equação 14: Geometria do lado do casco.
Equação 15: Número aproximado de tubos na fileira central.
Equação 16: Diâmetro do feixe de tubos.
 
3.14 Espaçamento das chincanas na entrada e na saída
	As chicanas tem por finalidade suportar os tubos, evitando os problemas causados pelas vibrações, e garantir o fluxo cruzado do fluido do casco, aumentando a convecção forçada sobre os tubos. Os Gráficos 1 e 2 representam o comprimento mínimo de entrada e saída.
Gráfico 1: Comprimento mínimo na entrada.
Fonte: (ALMEIDA, [ca. 2019]).
Gráfico 2: Comprimento mínimo na saída.
Fonte: (ALMEIDA, [ca. 2019]).
Analisando os gráficos 1 e 2: 𝑙1𝑓≅5,4 𝑖𝑛 e 𝑙2𝑓≅11,2 𝑖𝑛. 
Equação 17: Comprimento mínimo da chicana na entrada
Equação 18: Comprimento mínimo da chicana na saída
3.15 Corte nas chincanas
	Tinker também sugeriu uma relação de corte nas chicanas em correspondência com o espaçamento entre as chicanas, isto é, 𝐻𝐷𝑖 como função exclusiva de 𝐷𝑖𝑙, sendo H a altura da janela da chicana. (ALMEIDA, [ca. 2019). 
Adotando a relação 𝐻/𝜙𝑖 = 25%, que está dentro da faixa recomendada pela norma TEMA de 20% a 30% é possível encontrar a distância entre duas chicanas adjacentes 𝑙 conforme tabela 9.
TABELA 9 - Relações de corte das chicanas.
Fonte: (ALMEIDA, [ca. 2019]).
Equação 19: Comprimento entre chicanas.
Equação 20: Número de chicanas.
Equação 21: Coeficiente de película interno do casco.
Conforme tabela 10, , valores utilizados na equação 22.
TABELA 10 - Diagramas para arranjo triangular.
Fonte: (ALMEIDA, [ca. 2019]).
Equação 22: Fração de escoamento total.
Equação 23: Relação do arranjo com o diâmetro dos tubos. 
Valores da figura 13 utilizados na equação 23.
FIGURA 12 - Constantes para arranjos.
Fonte: (ALMEIDA, [ca. 2019]).
Equação 24: Relação de área ocupada das chincanas e o diâmetro internodo casco.
Equação 25: Área de escoamento no casco.
Equação 26: Vazão mássica no casco.
Equação 27: Número de Reynolds no casco.
Equação 28: Número de Nusselt do casco.
Equação 29: Número de filas.
Equação 30: Número de Nusselt no casco.
 
 
 
Equação 31: Coeficiente de película externo dos tubos.
Equação 32: Comprimento entre chincanas.
 
Equação 33: Distância entre a primeira chincana e o espelho.
Equação 34: Coeficiente de película interno do casco.
Equação 35: Coeficiente global de troca térmica.
Equação 36: Área de troca térmica necessária.
Equação 37: Desvio em relação à área disponível.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
 
	Dimensionar a correta manutenção de um trocador de calor em uma empresa é pertinente ter uma equipe de profissionais qualificados com conhecimentos abrangentes e específicos de acordo com cada área de atuação. Dentre os conhecimentos essenciais para o dimensionamento do equipamento é valido ter conhecimento em: termodinâmica, cálculo, mecânica dos fluidos, materiais.	Para encontrar os resultados finais foi necessário determinar algumas características básicas para o dimensionamento, o primeiro passo foi determinar uma vazão a escolhida foi de 1 Kg/s e 2 Kg/s, a partir desses valores se deu início nos cálculos, onde foi possível encontrar, número de passes do tubo, velocidade de escoamento dos fluidos, os diâmetros dos tubos e do casco, a distância das chicanas e espaçamento entre as chicanas. Essas são algumas das principais características que exercem grande influência nos resultados obtidos.
	Com o desenvolvimento dos cálculos foi possível perceber que quanto maior as velocidades do escoamento dos fluidos menores seriam o número de passes. Tal fato se explica pelo aumento da turbulência, o que potencializa a troca térmica. Porém, o aumento destas velocidades não garante a melhora na eficiência de troca térmica, pois a forte turbulência gerada por intensas velocidades de escoamento acarretam em um aumento de atrito e perda de carga na tubulação, o que se torna um aspecto negativo. Por este motivo se optou em manter o óleo de motor não usado em regime de escoamento laminar e da água turbulento. 
	No desenvolvimento do projeto foram calculadas as variáveis de número de Reynolds, fator de atrito, número de Nusselt, coeficiente global de transferência de calor, temperaturas de saída e entrada dos fluidos, taxa de transferência de calor, e medidas finais da estrutura trocador casco e tubo. O trocador ficou em 7,4 m de comprimento, diâmetro do casco 10 polegadas, diâmetro dos tubos de 1 polegada número de tubos 24 e número chicanas 55.
	
CONCLUSÃO
	
Com o intuito de dimensionar um trocador de calor casco e tubos, foi elaborado este trabalho, com desenvolvimento de passo a passo das equações necessárias para executar o processo de dimensionamento. Visto que são amplamente utilizados na indústria, como usinas elétricas a vapor, aquecimento e condicionamento de ar, caldeiras, torres de resfriamento e recuperadores. É de grande importância o estudo dos trocadores de calor para que atenda aos requisitos e propriedades adequadas para qual foi projetado.
	O memorial de cálculos para dimensionamento correto do trocador de calor foi realizado com clareza e objetividade, revisou-se todos os cálculos para que a taxa de erros nos valores finais sejam menores possíveis.
	Para estudo, o levantamento teórico pode apresentar os principais tipos de trocadores de calor e suas características, assim como conceituar o Trocador de Calor Casco Tubos cujo modelo foi escolhido para desenvolver o dimensionamento, juntamente com os respectivos fluídos.
	Mesmo encontrando dificuldades na elaboração dos cálculos, o objetivo deste trabalho foi alcançado. Assim como a aprendizagem da equipe para elaborar o roteiro de equações e compreensão em relação ao funcionamento de um trocador de calor e seus componentes.
	Por fim, foi possível perceber o grande número de variáveis que tornam um trocador eficaz, assim como compreender que um trocador de calor bem projetado e adequadamente dimensionado para sua operação é capaz de realizar um processo de troca térmica mais eficiente.
 REFERÊNCIAS
ALMEIDA, Jorge A. Equipamentos de Troca Térmica. Rio Grande: FURG (ca. 2019).
ARAÚJO, Everaldo César da Costa. Trocadores de Calor. São Carlos: EdUFSCar, 2002.
ESSEL. Projeto Termo-hidráulico de trocadores de calor tipo casco e tubos. Disponível em: <https://essel.com.br/cursos/material/03/Ap8.pdf>. Acesso em: 16 jun. 2019.
FERRAZ, Fábio. Trocadores de calor. Disponível em: <https://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/08/1trocadores-de-calor.pdf>. Acesso em: 16 Jun. 2019.
HESSELGREAVES, J. E. Compact Heat Exchangers: Selection, Design and Operation. 1. ed. Oxford: Pergamon, 2001.
HOLMAN, J.P. Transferência de calor. São Paulo: McGrawHill do Brasil, 1983.
INCROPERA, F. P.; DEWITT D. P. Fundamentos da Transferência de Calor e de Massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008.
___________ Frank P.; Witt, David de P.: Fundamentos de Transferência de Calor e Massa. Editora Guanabara Koogan S.A., 1992.
KAKAÇ, S. Heat. Exchangers: selection, rating and thermal design. 2 ed. Florida: CRC PRESS, 2002.
KREITH, Frank. Princípios da Transmissão de Calor. 3 ed. São Paulo: Edgar Blucher, 1977.
MORAN, M. J. et al. Introdução à engenharia de sistemas térmicos. 1. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2005.
MUNSON, Bruce R; YOUNG, Donald F.; OKIISHI, Theodore H. Fundamentos da mecânica dos fluidos. São Paulo: Edgar Blucher, 2004.
ÖZISIK, M. Necati; Heat conduction. John Wiley & Sons, 1993. Disponível em: <http://sharif.ir/~moosavi/Ozisik%20Heat%20Conduction%20(ISBN%200471532568).pdf>. Acesso em: 14 jun. 2019.
PEREIRA, Félix Monteiro. Trocadores de calor. Lorena, 2008. Disponível em: <https://slideplayer.com.br/slide/14243459/>. Acesso em: 10 jun. 2019.
RIBEIRO, Celina Maria Cunha. Comparação de métodos de cálculos termo hidráulica para trocadores de calor casco e tubo, sem mudança de fase. Campinas, 1984. Disponível em:<file:///C:/Users/Cliente/Downloads/Ribeiro_CelinaMariaCunha_M.pdf>. Acesso em: 10 jun. 2019.
SALMONI, Renato. Transmissão de calor. São Paulo: Editora Mestre, 1966.
SCHELBLE, Yan Frederick. Análise teórica de trocadores de calor tipo circuito impresso via abordagem de meios porosos, Rio de Janeiro (2006). Disponível em: < http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10018288.pdf>. Acesso em: 19 de jun de 2019.
SCHMIDT, Frank; HENDERSON, Robert E.; WOLGEMUTH, Carl H. Introdução às Ciências Térmicas: Termodinâmica, Mecânica dos Fluidos e Transferência de Calor. 2 ed. São Paulo: Edgar Blucher, 1996.
SILVA, Thiaron Pereira. Projeto de trocador de calor e estudo experimental da influência da redução da temperatura do ar de admissão no consumo de combustível para turbinas de gás. Rio de Janeiro (2014). Disponível em: <http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10011596.pdf>. Acesso em: 14 jun 2019.
SILVA, Aline P. Projeto ótimo de redes de trocadores de calor utilizando técnicas ação determinísticas. (2009). Disponível em: <http://portal.peq.coppe.ufrj.br/index.php/producao-academica/teses-de-doutorado/2009/149-projeto-otimo-de-redes-de-trocadores-de-calor-utilizando-tecnicas-nao-deterministicas/file>. Acesso em 20 jun. 2019.
SOUZA, Monique Silveira. Análise térmica de um trocador de calor tipo casco e tubos para resfriamento do residuo de uma unidade de destilação atmosférica. Rio de Janeiro, ago. 2013. Disponível em: <http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10007837.pdf>. Acesso em: 12 jun. 2019.
TELLES, Pedro C. Silva. Vasos de Pressão. 2 ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos, 2007.
UNISINOS. Trocadores de calor tipo casco e tubos. [ca. 2019]. Disponível em: <http://professor.unisinos.br/jcopetti/sisterm/casctub.doc>. Acesso em: 23 de jun. de 2019.
VALLECILLO, A. L. Síntese de Redes de Trocadores de Calor, Tese de Mestrado, São José dos Campos (1989). Disponível em: <http://portal.peq.coppe.ufrj.br/index.php/producao-academica/teses-de-doutorado/2009/149-projeto-otimo-de-redes-de-trocadores-de-calor-utilizando-tecnicas-nao-deterministicas/file>.Acesso em: 20 de jun. 2019.
15