Trocadores de Calor: Definição e Classificação

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TROCADORES DE CALOR
 Trocador de calor é o dispositivo usado para
realizar o processo da troca térmica entre dois
fluidos em diferentes temperaturas.
 Podemos utilizá-los no aquecimento e resfriamento
de ambientes, no condicionamento de ar, na
produção de energia, na recuperação de calor e no
processo químico.
1.- Definição
B.- Classificação por tipo de construção
A.- Classificação por arranjo do escoamento:
CLASSIFICAÇÃO DOS TROCADORES DE CALOR
DE ACORDO COM O 
PROCESSO
DE TRANSFERÊNCIA
DE ACORDO COM O TIPO 
CONSTRUTIVO
2.- Classificação
DE ACORDO COM 
O
PROCESSO DE
TRANSFERÊNCIA
CONTATO DIRETO CONTATO INDIRETO
TRANSFERÊNCIA DIRETA TIPO ARMAZENAMENTO
A.- Classificação por arranjo do escoamento:
TROCADOR DE CALOR DE CONTATO 
DIRETO
TROCADOR DE CALOR DE CONTATO 
DIRETO
(Ex. Torre de Resfriamento)
TROCADOR DE CALOR DE CONTATO
INDIRETO - TRANSFERÊNCIA DIRETA
TROCADOR DE CALOR DE CONTATO
INDIRETO – DE ARMAZENAMENTO
DE ACORDO COM 
O TIPO
CONSTRUTIVO
TUBULAR TIPO PLACA
DUPLO TUBO
(Bitubular)
SERPENTINACASCO E TUBO
(Shell & Tube)
B.- Classificação por tipo de construção
Tubos concêntricos:
TROCADOR DE CALOR TIPO PLACA
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8e/Plate_frame_2.png
“O trocador de calor deste tipo é formado por placas de metal
enfileiradas, que são unidas por compressão, e sustentadas por
barras.”
TROCADOR DE CALOR TIPO PLACA
TROCADOR DE CALOR TIPO PLACA
TROCADOR DE CALOR TUBULAR – TIPO 
BITUBULAR (TUBO DUPLO)
Tubo Duplo
São formados por dois tubos concêntricos. Pelo interior do tubo do primeiro
( mais interno ) passa um fluido e, no espaço entre as superfícies externa
do primeiro e interna do segundo, passa o outro fluido. A área de troca de
calor é a área do primeiro tubo.
- tem as vantagens de ser simples, ter custo reduzido e de ter
facilidade de desmontagem para limpeza e manutenção.
- o grande inconveniente é a pequena área de troca de calor.
TROCADOR DE CALOR TUBULAR – TIPO 
CASCO E TUBO (SHELL & TUBE)
Passe simples no tubo e passe simples no casco
TROCADOR DE CALOR TUBULAR – TIPO 
CASCO E TUBO (SHELL & TUBE)
TROCADOR DE CALOR TUBULAR – TIPO 
CASCO E TUBO (SHELL & TUBE)
MULTITUBULAR
Casco e tubos:
“Este equipamento possui tubos em
seu interior, onde circula um dos
fluidos, enquanto o outro circula
entre o casco e as paredes dos
tubos.”
“É de amplo uso na indústria de
processos químicos.”
- São os mais usados na indústria porque
oferecem uma grande área de troca de
calor.
- se um dos fluidos do trocador condensa
ou evapora, o trocador é também
denominado condensador ou evaporador,
respectivamente
Casco e tubo: número de passes nos tubos e no casco:
Multitubular
São formados por um feixe de tubos paralelos contidos em um tubulão
cilíndrico denominado de casco. Um dos fluidos ( fluido dos tubos )
escoa pelo interior dos tubos, enquanto que o outro ( fluido do casco )
escoa por fora dos tubos e dentro do casco.
Defletores (ou chicanas), são normalmente utilizados para aumentar o 
coeficiente de película do fluido do casco pelo aumento da turbulência e 
da velocidade de escoamento deste fluido
Chicanas: indução de turbulência
TROCADOR DE CALOR TUBULAR – TIPO 
SERPENTINA
Serpentina
São formados por um tubo enrolado na
forma de espiral, formando a serpentina, a
qual é colocada em uma carcaça ou
recipiente. A área de troca de calor é área
da serpentina.
- permite maior área de troca de calor que o anterior e tem grande
flexibilidade de aplicação
- usado principalmente quando se quer aquecer ou resfriar um banho.
Trocadores de calor compactos: tubos aletados.
a) Tubos planos, placas contínuas como aletas
b) Tubos circulares, placas contínuas como aletas
c) Tubos circulares, aletas circulares
d) Placa aletada (passe único)
e) Placa aletada (múltiplo passe)
Aplicações na Indústria
• Torre de Refrigeração
• Refrigeração em Geral
• Recuperadores
• Condensadores
• Caldeiras
FUNDAMENTOS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR 
APLICADOS AOS TROCADORES DE CALOR
Consideremos a transferência de calor entre os fluidos do casco e dos tubos
em um trocador multitubular. O calor trocado entre os fluidos através das
superfícies dos tubos pode ser obtido considerando as resistências térmicas :
3.- Coeficiente Global de Transferência
de Calor
Eq. 7.6
Eq. 7.7
4.- Análise de Trocadores de Calor
1) MÉTODO DA DIFERENÇA DE TEMPERATURA MÉDIA
LOGARITMICA
Método melhor usado na análise de trocadores de calor
quando as temperaturas de entrada e saída dos fluidos quente e
frio são conhecidas ou podem ser determinadas pelo balanço de
energia.
Com estes dados, pode-se calcular ΔTlm e Q, tendo U pode-se
finalmente calcular As que dará o “tamanho” do trocador.
PERFIS DE TEMPERATURAS EM TROCADORES DE CALOR DE 
TUBOS CONCÊNTRICOS
TROCADORES DE CALOR DE MUDANÇA DE FASE
CONDENSADOR
EVAPORADOR
CONDIÇÕES ESPECIAIS DE OPERAÇÃO :
ΔT só será constante em 
todo o trocador se “C” do 
fluido frio for igual a “C” do 
fluido quente.
Para trocadores de calor multipasse ou de fluxo 
cruzado, consideraremos um fator de correção “F” 
aplicado à consideração de um trocador de contra 
fluxo.
Q  F.Qcontrafluxo
Q  U .AS .F.Tlm
 F.Tlm
contrafluxo
Tlm
Sendo que o fator de correção “F” será sempre menor 
ou igual a 1.
Obs. Se há mudança de fase no casco R=0, se há 
mudança de fase no tubo R tende a infinito. Em ambos 
os casos F=1.
MULTIPASSE E FLUXO CRUZADO
Correção da DMLT