Teste de eficiência da transferência de calor de um trocador de calor de tubos aletados

Fonte: Michael G. Benton e Kerry M. Dooley, Departamento de Engenharia Química, Universidade Estadual de Louisiana, Baton Rouge, LA

Trocadores de calor transferem calor de um fluido para outro fluido. Existem múltiplas classes de trocadores de calor para preencher diferentes necessidades. Alguns dos tipos mais comuns são trocadores de conchas e tubos e trocadores^{de placas 1}. Os trocadores de calor de conchas e tubos usam um sistema de tubos através do qual o fluido flui¹. Um conjunto de tubos contém o líquido a ser resfriado ou aquecido, enquanto o segundo conjunto contém o líquido que absorverá o calor ou transmitirá¹. Os trocadores de calor da placa usam um conceito semelhante, no qual as placas são intimamente unidas com uma pequena lacuna entre cada uma para o líquido fluir¹. O fluido que flui entre as placas alterna entre quente e frio para que o calor se mova para dentro ou para fora dos fluxos necessários¹. Esses trocadores têm grandes áreas de superfície, por isso geralmente são mais eficientes¹.

O objetivo deste experimento é testar a eficiência de transferência de calor de um trocador de calor de tubos de finned (Figura 1) e compará-lo com a eficiência teórica de um trocador de calor sem aletas. Os dados experimentais serão medidos para três diferentes taxas de fluxo de monoetileno glicol (MEG). Serão utilizadas duas taxas diferentes de fluxo de água para cada vazão meg. Usando o método de enredo wilson, os coeficientes de transferência de calor serão determinados a partir dos dados experimentais. Além disso, o número do Reynold e a quantidade de calor transferido serão comparados para o fluxo com e sem as aletas para avaliar a eficiência da transferência de calor.

Figura 1: Trocador de calor de tubo de finned. 1) Temperatura da saída MEG 2) temperatura da entrada de água 3) Temperatura da entrada MEG 4) temperatura da saída de água 5) medidor de água 6) MEG acumulando vidro/cilindro de visão de acúmulo.

1. Determinação da taxa de início e fluxo

1. Abra a válvula de carga localizada abaixo do gerador de vapor.
2. Inicie a unidade e deixe 15 minutos para que o vapor comece a se formar.
3. Calcule a taxa de fluxo de água
   1. Inicie um cronômetro e monitore o medidor exibindo o volume de água.
   2. Pare o relógio depois dos 30 e regise o volume total de água exibido no medidor.
   3. Divida o volume de água pelo tempo para determinar a taxa de fluxo volumoso.
4. Regiss

O trocador de calor do tubo não atingiu o fluxo turbulento(Figura 2). As barbatanas fornecem superfícies adicionais nas quais as camadas de fronteira se formam, como é conhecida através da teoria do fluxo laminar e turbulento. Se o fluido não estiver em velocidade suficiente, o fluido não atingirá turbulência. As camadas de fronteira entre as barbatanas se sobrepõem na região laminar, de modo que o fluido permanecerá laminar.

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Os trocadores de calor são usados em uma variedade de indústrias, incluindo agricultura, produção química e HVAC. O objetivo deste experimento era testar a eficiência de transferência de calor de um trocador de calor de tubos de finned e compará-lo com a eficiência teórica de um trocador de calor sem aletas. Os dados experimentais foram medidos para três diferentes taxas de fluxo de monoetileno glicol (MEG) e duas taxas únicas de fluxo de água para cada taxa de fluxo MEG utilizada. O número do Reynold foi d...

1. Types of Heat Exchangers." Types of Heat Exchangers. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
2. Heat exchangers for sugar factories and distilleries." Heat exchanger for sugar and ethanol industry. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
3. Biotechnology and green chemistry heat exchangers." Heat exchanger for green chemical industry. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.
4. Heat exchangers for heating and cooling." Heat exchangers for district heating, cooling and HVAC. N.p., n.d. Web. 19 Jan. 2017.