| dc.description | Trocadores de calor são equipamentos utilizados em larga escala nas indústrias, existindo diversos modelos e perfis, logo, selecionar a configuração correta para atender à demanda necessária é uma tarefa muitas vezes desafiadora. A indústria frigorífica é um cenário onde esse equipamento se faz necessário, inclusive para sistemas de aspersão de meias-carcaças bovinas. Este trabalho tem por objetivo dimensionar a área de troca térmica de um trocador de calor modelo duplo tubo, com o objetivo de atender a um sistema de aspersão de meias-carcaças bovinas. Os dados foram obtidos de um cenário frigorífico existente, onde atualmente está em funcionamento e conta com um sistema de aspersão que deverá aspergir três câmaras de resfriamento. Além disso, será dimensionada a área de troca térmica para mais duas vazões volumétricas da água, coletadas de dois frigoríficos, uma de 2,9 m³/h e outra de 25 m³/h, a fim de comparar configurações para o trocador de calor. Depois disso, serão simuladas vazões volumétricas da água com intervalos de 3 m³/h, iniciando em 3 m³/h até 25 m³/h, com o objetivo de analisar os resultados do coeficiente global de transferência de calor, área de troca térmica e efetividade. Para atender a vazão volumétrica inicialmente proposta da água de 16 m³/h, calculou-se a vazão volumétrica de fluido refrigerante R-134a de 6,06 m³/h. Também determinou-se a configuração para o trocador de calor duplo tubo de cinco colunas com oito tubos por coluna (5x8), e o comprimento efetivo de 5,9 metros por tubo, para atender a área de troca térmica de 46,47 m².Variando a vazão volumétrica da água para 2,9 m³/h, e mantendo o comprimento efetivo dos tubos, fez-se necessário uma configuração de quatro colunas e oito tubos por coluna (4x8), atendendo a área de troca térmica necessária de 36,88 m². Considerando a vazão de 25 m³/h, para atender a área de troca térmica de 49,75 m², utilizou-se de uma configuração de seis colunas, cinco com oito tubos e uma com três (5x8, 1x3). Além disso, Foram testadas as vazões volumétricas da águas para os valores de 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21 e 24 m/h³,mantendo os mesmos parâmetros geométricos, analisou-se o comportamento dos resultados da área de troca térmica, coeficiente global de transferência de calor, e efetividade do trocador de calor. A área de troca térmica necessária variou de 37 até 49,44 m², o coeficiente global de transferência de calor de 151,66 até 907,94 W/m².K, e a efetividade de 0,8. Os resultados obtidos para área de troca térmica mostram-se aproximados, pois, as temperaturas não se alteraram. Os valores do coeficiente global de transferência de calor apresentaram maiores variações, pois, todas variáveis necessárias para o cálculo foram afetadas. Apenas a efetividade se manteve o mesmo valor, pois as temperaturas requisitadas permaneceram as mesmas, e os resultados variara proporcionalmente na mesma magnitude. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
| dc.description.abstract | Heat exchangers are widely used equipment in industries, with various models and designs available, making the selection of the correct configuration to meet the required demand often a challenging task. The refrigeration industry is a scenario where this equipment is essential, including for systems that spray half-carcasses of cattle. This study aims to size the heat transfer area of a double-tube heat exchanger to meet the needs of a spray system for half-carcasses of cattle. Data were obtained from an existing refrigeration scenario currently in operation, which includes a spray system designed to serve three cooling chambers. Additionally, the heat transfer area will be sized for two additional water flow rates collected from two refrigeration plants: 2.9 m³/h and 25 m³/h, to compare configurations for the heat exchanger. Subsequently, water flow rates will be simulated in 3 m³/h intervals, ranging from 3 m³/h to 25 m³/h, to analyze the results of the overall heat transfer coefficient, heat transfer area, and effectiveness. To meet the initially proposed water flow rate of 16 m³/h, the refrigerant fluid R-134a volumetric flow rate was calculated as 6.06 m³/h. A configuration of a double-tube heat exchanger with five columns and eight tubes per column (5x8) and an effective length of 5.9 meters per tube was determined to achieve a heat transfer area of 46.47 m². For a water flow rate of 2.9 m³/h, maintaining the effective tube length, a configuration with four columns and eight tubes per column (4x8) was required, achieving the necessary heat transfer area of 36.88 m². For a flow rate of 25 m³/h, a configuration with six columns (five with eight tubes and one with three tubes, 5x8, 1x3) was used to achieve a heat transfer area of 49.75 m². In addition, water flow rates of 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, and 24 m³/h were tested, keeping the same geometric parameters. The behavior of the heat transfer area, overall heat transfer coefficient, and heat exchanger effectiveness was analyzed. The required heat transfer area ranged from 37 to 49.44 m², the overall heat transfer coefficient from 151.66 to 907.94 W/m²·K, and the effectiveness remained constant at 0.8. The heat transfer area results were close, as the temperatures did not change. The overall heat transfer coefficient values showed greater variation since all variables required for the calculation were affected. Only the effectiveness remained constant, as the required temperatures stayed the same, and the results varied proportionally in the same magnitude. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
