Calculo do Coeficiente Convectivo Transferencia de Calor em Trocadores - Engenharia Alimentos

Projetos de Trocadores de Calor Operações Unitárias 2 Engenharia de Alimentos Profa Kelly T Catelam IFSP Matão Cálculo do coeficiente convectivo de transferência de calor coeficiente de película h Até agora tínhamos fornecido os valor de h para os exercícios Na verdade os valor dos coeficientes convectivos são calculados pelo número adimensional de Nusselt que varia com o Reynolds Prandt Grashof geometria do trocador de calor etc hfD μ ρ cp k δ V g ΔT Nos casos em que um fluido escoa graças à transferência de momento proporcionada por uma máquina motriz como bombas ventiladores sopradores ou compressores falase em convecção forçada que pode ser externa como no caso de um fluido que escoa sobre uma superfície sólida ou interna quando por exemplo um fluido escoa no interior de uma tubulação normalmente de seção circular Nestes casos a estimativa matemática de h é feita por meio de correlações na forma NuL C ReLm Prn Nesta equação C m e n são constantes que variam conforme a situação dependendo da configuração e do regime laminar ou turbulento do escoamento As equações deste tipo e as condições em que elas são aplicáveis são encontradas na bibliografia específica de FT2 As condições especificadas em geral são faixas de valores para os números adimensionais Re e Pr definidos como segue Números adimensionais ReL ρ ϑ L μ ϑ L v razão entre forças de inércia e viscosas NuL h L kf razão entre as transferências de calor por convecção e somente por condução Pr cp μ k v α razão entre as difusividades de momento e térmica ρ densidade massa específica do fluido em kgm³ μ viscosidade dinâmica do fluido em Pas ou kgms L comprimento característico em m ϑ velocidade de escoamento do fluido em ms v difusividade de momento ou viscosidade cinemática em m²s h é o coeficiente de transferência de calor por convecção coeficiente de filme ou de película em Wm2K kf é a condutividade térmica do material em WmK cp é o calor específico do material em JkgK α é a difusividade térmica também em m2s Números adimensionais Para as situações em que a convecção é natural isto é que ocorre em função de diferenças de densidade em regiões distintas de um fluido no lugar do número de Reynolds usase o número de Grashof Gr GrL g β Ts T L³ v² razão entre as forças de empuxo e as forças viscosas g aceleração da gravidade em ms² β coeficiente de expansão volumétrica térmica em K¹ Ts temperatura da superfície em K T temperatura do fluido em K Diâmetro equivalente Deq ou comprimento característico L Diâmetro círculos circunferências esferas Diâmetro equivalente quadrado retângulo triângulo etc Usase o diâmetro equivalente quando a tubulação não é circular Usado pra calcular Reynolds por exemplo Diâmetro equivalente de um círculo D Diâmetro equivalente de um retângulo a b Correlações de Nusselt 1 Escoamento no interior de Tubos Circulares Regime Laminar nãodesenvolvido Regime Turbulento Desenvolvido Correlações de Nusselt 14 0 3 1 0 6 Pr Re 20 p Nu 2 Escoamento no interior do casco Correlação Simplificada de Donohue 1959 sendo que a dimensão característica para os número de Nu e Re é o diâmetro externo do tubo d De Correlações de Nusselt 3 Escoamento entre placas 014 033 2 1 Pr Re p b b Nu Relação entre Nusselt e coeficiente convectivo de TC Calcular o Nu e depois encontrar o h por esta equação Fator de correção F para MLDT TC casco e tubos Fator de correção F para MLDT TC casco e tubos Fator de correção F para MLDT TC a placas Fator de correção F para MLDT TC a placas ANÁLISE DE TROCADORES MÉTODO EFETIVIDADE NUT NÚMERO DE UNIDADES DE TRANSFERÊNCIA ANÁLISE DE TROCADORES MÉTODO EFETIVIDADE NUT NÚMERO DE UNIDADES DE TRANSFERÊNCIA ANÁLISE DE TROCADORES MÉTODO EFETIVIDADE NUT NÚMERO DE UNIDADES DE TRANSFERÊNCIA ANÁLISE DE TROCADORES MÉTODO EFETIVIDADE NUT NÚMERO DE UNIDADES DE TRANSFERÊNCIA TROCADORES DE CALOR A PLACAS NUT1 UA ṁCp1 Figura 1015 Fator de correção da MLDT FMLDT para um trocador de calor de placas com arranjo de passes 12 ou 21 e entrada em cantos diametralmente opostos do pacote de placas Como foi assumida a hipótese de número infinito de placas o valor de npl pode ser cumprar ANÁLISE DE TROCADORES MÉTODO EFETIVIDADE NUT NÚMERO DE UNIDADES DE TRANSFERÊNCIA Referências bibliográficas TADINI C C et al Operações Unitárias na Indústria De Alimentos V 1 LTC 2017 TOSI ML Aulas 3 4 e 5 Trocadores de calor exercícios FZEAUSP 2018 OBRIGADA