Estudo Comparativo De Método Diferencial Termofluidodinâmico Para Trocadores De Calor Do Tipo Casco E Tubos 1-2 Com Chicanas Fracionadas E Helicoidais

Abstract

RESUMO -Trocadores de calor do tipo casco e tubos são equipamentos utilizados para a manipulação e reaproveitamento de cargas térmicas entre correntes de processo. Neste trabalho, utilizou-se do desenvolvimento de um método rigoroso transiente de análise e dimensionamento de trocadores de calor casco e tubos 1-2 para comparação do comportamento termofluidodinâmico como coeficientes de transferência de calor e perda de carga para diferentes conformações de chicanas: fracionadas e helicoidais. Para isso, os parâmetros do trocador foram mantidos constantes, com o objetivo de avaliar o desempenho em diferentes condições operacionais. Foram utilizados os métodos apresentados por Bell-Delaware (chicanas fracionadas) e Tao et al. (chicanas helicoidais) para o lado do casco e as propriedades físicas são avaliadas localmente baseadas em equações de predição adaptáveis a vários fluidos disponíveis em banco de dados e na literatura. As simulações foram realizadas no ambiente computacional framework Python e seus módulos, para determinar o perfil de temperatura, pressão e propriedades físicas dos fluidos ao longo do trocador, considerando a variação unidimensional. Esta ferramenta é de grande ajuda na análise e dimensionamento de trocadores de calor, pois podemos determinar qual o tipo de arranjo de chicana é mais adequado para cada processo. INTRODUÇÃOO processo de troca térmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas é um fenômeno muito comum em aplicações de engenharia, realizado por trocadores de calor. Do ponto de vista físico e de construção, reconheceu-se que trocadores multitubulares com chicanas permitem um maior coeficiente de troca térmica. No entanto, notou-se experimentalmente que o fluxo do lado do casco está sujeito a interações entre parâmetros fluidodinâmicos e de construção.As chicanas são usadas para direcionar o fluido do lado do casco através do feixe de tubos e a escolha estrutural na construção é fundamental no projeto do trocador de calor adequado para atender o serviço de forma mais eficiente e econômica. A Figura 1 mostra dois tipos de chicanas, fracionada e helicoidal.

Análise Técnica da Eficiência de um Trocador de Calor do Tipo Casco-Tubos

“…O processo de troca térmica entre dois fluidos em diferentes temperaturas é um fenômeno muito comum em aplicações de engenharia (PEREIRA et al, 2015). Os trocadores de calor utilizados para implementar essa troca de calor, podem ser usados para aquecimento ou resfriamento de fluidos, na produção de energia, na recuperação de calor em processos e no processamento químico (INCROPERA E WITT,1998).…”