Dimensionamento da área de troca térmica de um trocador de calor duplo tubo para um sistema de aspersão de meias-carcaças bovinas
Resumen
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]