Prévia do material em texto

DWSIM / Trocador de Calor 
Objetivo do aprendizado 
Neste tutorial, aprenderemos a: 
 Simular um trocador de calor 
 Calcular as temperaturas do fluxo de saída 
 Calcular a eficiência térmica e DTML 
Requisitos de sistema 
 DWSIM 4.3 e 
 Windows 7 
Pré-requisitos 
Para praticar este tutorial, você deve saber como 
 adicionar componentes a um fluxograma 
 selecionar pacotes termodinâmicos 
 adicionar fluxo de material e especificar suas propriedades. 
Compostos e condição de entrada 
 
Fluxo Frio: Água 
Fluxo quente: Metanol 
 
Fluxo de entrada fria: 
Fluxo de massa: 15000 kg / h 
Fração molar (CH3OH): 0 
Fração molar (H2O): 1 
Temperatura: 10 ºC 
Pressão: 1 bar 
 
Fluxo de entrada quente: 
Fluxo de massa: 25000kg / h 
Fração molar (CH3OH): 1 
Fracção molar (H2O): 0 
Temperatura: 80 ºC 
Pressão: 5 bar 
Vamos desenvolver um fluxograma para determinar as temperaturas 
do fluxo de saída. 
Aqui, fornecemos os compostos e as condições do fluxo de entrada. 
Propriedades do trocador de calor 
 
Tipo de fluxo: Contra-corrente 
Coeficiente geral de transferência de calor: 450 
W / [m 2.K] 
Área do trocador de calor: 250 m 2 
Queda de pressão de fluido frio: 0,002 bar 
Queda de pressão de fluido quente: 0,025 bar 
Pacote Imobiliário: Lei de Raoult 
Aqui, fornecemos as propriedades do trocador de calor e o pacote de 
propriedades. 
Iniciar: Abrir o DWSIM 
Arquivo >> Nova simulação de estado 
estacionário (New process simulation model) 
Vá para o menu Arquivo e selecione Nova simulação de estado 
estacionário. 
Aponte para a janela do Simulation 
Configuration Wizard 
A janela do Simulation Configuration Wizard é exibida. 
Clique em Avançar. Na parte inferior, clique no botão Avançar. 
Digite Metanol na guia Pesquisar Agora, na guia Compounds Search, digite Methanol. 
Banco de dados ChemSep >> Metanol Selecione Metanol no banco de dados ChemSep. 
Digite Água na guia Pesquisar Da mesma forma, adicione água. 
Clique em Avançar. Na parte inferior, clique no botão Avançar. 
Aponte para pacotes de propriedade 
(Property Packages) 
Agora vem Pacotes de Propriedades. 
Pacotes de propriedades >> Pacote de 
propriedades disponíveis 
Clique duas vezes na Lei de Raoult (Raoult’s 
Law) 
Em Pacotes de propriedades disponíveis, clique duas vezes na Lei de 
Raoult. 
Clique em Avançar. Em seguida, clique no botão Avançar. 
Aponte para Algoritmo Flash Passamos para uma nova janela chamada Algoritmo Flash. 
Caso não abra essa janela, a mesma deverá ser acessada em 
configurações, abaixo do campo Adicionar propriedades do pacote, 
clique em Flash. 
Algoritmo Flash padrão >> Loops aninhados 
(VLE) 
Do Algoritmo Flash Padrão, selecione Loops Aninhados (VLE) 
Clique Avançar Clique no botão Avançar. 
Ponto para sistema de unidades A próxima opção é o Sistema de unidades. 
Sistema de unidades >> C5 Em Sistema de unidades, selecione C5 . 
Clique em Concluir Na parte inferior, clique no botão Concluir. 
 Vamos maximizar a janela de simulação para melhor visibilidade. 
 Agora vamos inserir dois fluxos de material que entram no trocador de 
calor. 
Aponte para objetos de planilha. 
No lado direito da janela principal de simulação, vá para Objetos de 
planilha. 
Na guia Lista de Filtros, digite Material 
Stream 
Na guia Lista de filtros, digite Material Stream. 
Clique e arraste Material Stream para o 
fluxograma 
Na lista exibida, arraste e solte um Fluxo de Material para a Folha 
de Fluxo . 
Clique em MSTR-000 
Clique no Material Stream “ MSTR-000” para visualizar suas 
propriedades. 
Tipo Water In. Vamos mudar o nome deste material para Water In. 
 Agora vamos especificar as propriedades do fluxo de água. 
Dados de entrada >> Especificações do Flash 
>> Temperatura e pressão (TP) 
Vá para dados de entrada. 
Selecione Flash Spec como Temperatura e Pressão (TP), se ainda não 
estiver selecionado. 
Por padrão, Temperatura e Pressão já estão selecionados como Flash 
Spec. 
Dados de entrada >> Temperatura >> 10ºC. 
Pressione Enter 
Altere a temperatura para 10 ºC e pressione Enter. 
Dados de entrada >> pressão >> 1bar 
Pressione Enter 
Altere a pressão para 1 bar e pressione Enter . 
Dados de entrada >> Fluxo de massa >> 
15000kg / h. Pressione Enter 
Altere o Fluxo de massa para 15000 kg / h e pressione Enter . 
 Agora vamos especificar as composições do fluxo de alimentação. 
Composição >> Base >> Frações Mole 
Em Composição, escolha a Base como Frações Mole, se ainda não 
estiver selecionado. 
Por padrão, Mole Fractions é selecionado como Base. 
Metanol: 0 
 
Agora, para o metanol, insira a quantidade como 0 e pressione Enter. 
Água: 1 Da mesma forma, para Água, insira-o como 1 e pressione Enter. 
Clique em Aceitar Mudanças À direita, clique nesta marca verde para Aceitar alterações. 
 Agora arraste e solte outro Material Stream no fluxograma. 
Clique em MSTR-000 
Clique em Material Stream “ MSTR-001” para visualizar suas 
propriedades. 
Digite Metanol In Vamos mudar o nome deste fluxo para Metanol In. 
 Agora vamos especificar as propriedades do fluxo de metanol. 
Dados de entrada >> Especificações do Flash 
>> Temperatura e pressão (TP) 
Vá para dados de entrada. 
Selecione Flash Spec como Temperatura e Pressão (TP). 
Por padrão, Temperatura e Pressão já estão novamente selecionados 
como Flash Spec. 
Dados de entrada >> Temperatura >> 80 ºC. 
Pressione Enter 
Altere a temperatura para 80 °C e pressione Enter. 
Dados de entrada >> pressão >> 5 bar Altere a pressão para 5 bar e pressione Enter . 
Pressione Enter 
Dados de entrada >> Fluxo de massa >> 
25.000 kg /h. Pressione Enter 
Altere o Fluxo de massa para 25000 kg / h e pressione Enter . 
 Agora vamos especificar as composições do Metanol In stream. 
Composição >> Base >> Frações Mole 
Em Composição, escolha a Base como Frações Mole, se ainda não 
estiver selecionado. 
Por padrão, Mole Fractions é selecionado como Base. 
Metanol: 1 
 
Agora, para o metanol, insira a quantidade como 1 e pressione Enter. 
Água: 0 Da mesma forma, para Água, insira-o como 0 e pressione Enter. 
Clique em Aceitar Mudanças À direita, clique nesta marca verde para Aceitar alterações. 
 Agora vamos inserir mais dois fluxos de material que saem do trocador 
de calor. 
Clique e arraste Material Stream para o 
fluxograma 
Para fazer isso, vamos arrastar um Material Stream. 
 Vamos organizar isso agora. 
 Deixe esse fluxo como não especificado. 
Tipo Water out Vamos mudar o nome deste material para Water Out. 
Clique e arraste Material Stream para o 
fluxograma 
A seguir, iremos inserir outro Material Stream. 
Digite Metanol out E nomeie este fluxo como Metanol out. 
 Agora vamos inserir um trocador de calor no fluxograma. 
Vá para os Objetos de Flowsheet Vá para os objetos de planilha. 
Na guia Lista de filtros, digite Trocador de 
calor (Heat Exchanger) 
Na guia Lista de filtros, digite Trocador de calor. 
Clique e arraste Heat Exchanger para o 
fluxograma 
Clique no Trocador de calor exibido. Arraste e solte no fluxograma. 
 Vamos agora organizá-lo conforme necessário para melhor visibilidade. 
Click Heat Exchanger 
Agora estamos prontos para especificar o trocador de calor. 
Vamos clicar nele. 
 À esquerda, podemos ver uma guia chamada Janela do Editor de 
Propriedades. 
Vá para Conexões 
Clique na seta suspensa do Inlet Stream 1 
Selecione Metanol In. 
Em Conexões, clique na lista suspensa do Fluxo de Entrada 1. 
E selecione Metanol In. 
Clique na seta suspensa no Outlet Stream 1 
Selecione Metanol Out. 
Em seguida, clique no menu suspenso no Outlet Stream 1. 
E selecione Metanol Out. 
Clique na lista suspensa contra o Inlet Stream 
2 
Selecione Water In. 
Em seguida, clique na lista suspensa do Inlet Stream 2. 
E selecione Water In. 
Clique na lista suspensa no Outlet Stream 2 
Selecione Water out. 
Em seguida, clique no menu suspenso no Outlet Stream 2. 
E selecione Water out. 
Passe o mouse em Parâmetros de cálculoAgora vá para a próxima seção - Parâmetros de cálculo. 
 Aqui, a primeira opção é o Tipo de cálculo. 
Clique na lista suspensa em Tipo de Cálculo Clique na lista suspensa em Tipo de cálculo. 
Selecione as temperaturas de saída (UA) Selecione as temperaturas de saída (UA) 
Clique na lista suspensa na direção do fluxo. 
Selecione Contra-Corrente 
Em seguida, clique no menu suspenso contra a Direção do fluxo 
Selecione Contra-corrente. 
Queda de pressão de fluido frio >> 0,002 bar 
Pressione Enter 
Em seguida, clique no campo contra Cold Fluid Pressure Drop e 
insira 0,002 bar. 
Em seguida, pressione Enter. 
Queda de pressão de fluido quente >> 0,025 
bar 
Clique no campo contra Queda de pressão de fluido quente e insira-o 
como 0,025 bar. 
 
pressione Enter Em seguida, pressione Enter. 
Coeficiente geral de transferência de calor 
>> 450W [m 2.K] 
Pressione Enter 
Clique no campo em relação ao Coeficiente de transferência de calor 
geral e insira-o como 450W [m 2.K] 
Em seguida, pressione Enter. 
Área de troca de calor >> 250 m 2 
Pressione Enter 
Clique no campo contra a Área de Troca de Calor e insira 250 m 2. 
Em seguida, pressione Enter. 
 Agora vamos rodar a simulação. 
Clique em Solve Flowsheet Então, na barra de ferramentas, clique no botão Solve Flowsheet . 
Click Heat Exchanger 
Quando os cálculos forem concluídos, clique 
em Trocador de calor na planilha. 
Passe o mouse nos resultados 
Na Janela do Editor de Propriedades do Trocador de Calor, localize 
a seção Resultados. 
Resultados 
Verifique a eficiência térmica; é 94,5% 
Verifique a diferença de temperatura média do log; é 10,29 º C. 
 Agora vamos verificar os resultados da temperatura do fluxo e 
o equilíbrio do material. 
Inserir >> Tabela de Propriedades Mestre Vá para o menu Inserir e selecione Tabela de propriedade mestre. 
Clique duas vezes na Tabela de Propriedades 
Mestre 
Clique duas vezes na Tabela de propriedades principais para editá-la. 
Aponte para configurar a tabela de 
propriedades principais 
A janela Configurar Tabela de Propriedade Principal é aberta. 
Tipo de trocador de calor - resultados de 
fluxo inteligente 
Digite o nome como trocador de calor - resultados sensatos do fluxo 
Tipo de objeto >> Fluxo de material 
Insira o tipo de objeto como Material Stream. 
Por padrão, Material Stream já está selecionado. 
 Portanto, não vamos mudar isso. 
Objeto >> Entrada de água, Entrada de 
metanol, Saída de água e Saída de metanol. 
Em Propriedades a serem exibidas, selecione Objeto como: 
Entrada de água, entrada de metanol, saída de água, saída de 
metanol 
Configurar Tabela de Propriedade Mestre 
>> Propriedade 
Em Propriedade, role para baixo para ver todos os parâmetros. 
Agora selecione as propriedades como: 
Temperatura 
Pressão 
Fluxo de massa 
Fluxo Molar 
Fração molar (mistura) / metanol 
Fração molar (mistura) / água 
Feche esta janela. Feche esta janela. 
 
Mova a Tabela de propriedade principal para melhor visibilidade. 
Aqui podemos ver os resultados correspondentes para fluxos 
de entrada e saída. 
 Agora vamos verificar as propriedades do trocador de calor. 
Inserir >> Tabela de Propriedades Mestre Vá para o menu Inserir e selecione Tabela de propriedade mestre. 
Clique duas vezes na Tabela de Propriedades 
Mestre 
Clique duas vezes em Master Property Table. 
Aponte para configurar a tabela de 
propriedades principais 
A janela Configurar Tabela de Propriedade Principal é aberta. 
Tipo Trocador de Calor - Resultados Insira o nome como Trocador de calor - resultados. 
Tipo de objeto >> Fluxo de material Insira o tipo de objeto como Trocador de calor. 
Objeto >> HE-004. Em Propriedades a serem exibidas, selecione Objeto como HE-004 
Configurar Tabela de Propriedade Mestre 
>> Propriedade 
Em Propriedade, role para baixo para ver todos os parâmetros. 
Agora selecione as propriedades como: 
Coeficiente de transferência de calor global (U) 
Área de troca de calor (A) 
Carga Calor 
Temperatura de saída de fluido frio 
Temperatura de saída de fluido quente 
Diferença de temperatura média logarítmica (DTML) e 
Eficiência térmica 
Feche esta janela. Feche esta janela. 
 
Mova a Tabela de propriedade principal para melhor visibilidade. 
Aqui podemos ver os resultados correspondentes 
para Trocador de calor. 
 
Sobre o Projeto Tutorial 
Assista ao vídeo disponível no seguinte link. 
http://spoken-tutorial.org/ 
 
Tutorial traduzido do site https://script.spoken-tutorial.org/index.php/DWSIM/C2/Heat-
Exchanger/English 
 
http://spoken-tutorial.org/
https://script.spoken-tutorial.org/index.php/DWSIM/C2/Heat-Exchanger/English
https://script.spoken-tutorial.org/index.php/DWSIM/C2/Heat-Exchanger/English