Agradecimentos: Ciência Viva; ISEL - Centro de estudos Eng. Química; Prof. Jaime Puna, Ana Sofia Figueiredo e Celeste Serra.
em: 26 de Junho a 1 de Julho.
Estágio realizado em
Energia Térmica em Acção
Objectivo
Efectuar o Balanço Entálpico, calcular a Eficiência Global e o Coeficiente Global de
Transferência de Calor do Permutador de Calor “Feixe Tubular”do Laboratório de
Tecnologia Química do ISEL.
Introdução
Na maioria das transformações químicas, é libertado ou absorvido calor, e os fluidos têm
que ser aquecidos ou arrefecidos num grande número de instalações químicas, tais como
fornalhas, evaporadores, unidades de destilação, secadores ou reactores, onde um dos
maiores problemas é o da transferência de calor à velocidade desejada. A regulação do
fluxo de calor no caudal desejado constitui uma das áreas mais importantes da
engenharia química. Desde que exista uma diferença de calor entre duas partes de um
sistema, haverá transferência de calor de uma ou mais maneiras de entre as três maneiras
possíveis, condução, convecção ou radiação.
Procedimento Experimental
•O setpoint da temperatura do banho termo estático (fluido quente) foi regulada foi
regulado para 42ºC.
•Foram ajustadas as válvulas de regulação do caudal do fluido frio e quente para os valores
de caudal da tabela 1 (Ensaio).
•Após a estabilização das temperaturas, foram registadas as temperaturas de entrada e
saída do fluido quente e do fluido frio e os seus respectivos caudais.
Tratamento de Resultados
Fluxo Ensaio FQ (L/min) FF(L/min) TEQ (ºC) TSQ (ºC) TEF (ºC) TSF (ºC) qQ (W)
1.0/0.5
1,02
0,48
41,3
38,9
23,6
29,1
167,2
1.0/1.0
1,01
1,1
41,3
38,0
22,2
25,8
234,8
CC 1.0/1.5
1,01
1,51
41,4
37,6
21,8
24,3
259,9
1.5/1.5
1,51
1,52
41,3
38,3
21,5
24,8
323,0
0.5/1.5
0,49
1,52
41,1
35,0
21,4
23,5
206,0
1.0/0.5
1,01
0,48
41,4
39,0
24,0
29,6
165,8
1.0/1.0
1,01
1,17
41,3
37,6
21,3
24,7
258,9
CT 1.0/1.5
1,01
1,63
41,3
37,3
20,9
23,6
281,6
1.5/1.5
1,5
1,41
41,3
38,1
20,9
24,4
331,6
0.5/1.5
0,5
1,56
41,0
34,8
20,8
23,0
215,8
qF (W)
183,1
274,5
270,6
341,5
219,3
187,4
276,4
305,2
348,4
230,8
η (%) U (W/m2ºC)
109,5
689,2
116,9
837,3
104,1
878,7
105,7
1077,4
106,4
741,5
113,0
685,4
106,8
860,7
108,4
907,2
105,1
1068,0
107,0
745,4
Figura 1 – Perfil de Temperaturas
Coeficiente
Coeficiente
globalGlobal
de transferência
do Permutador
de de
calor
Calor
Co-corrente
115
Contra-corrente
110
105
100
95
Coeficiente Global (W/m ºC)
Eficiência do Permutador de Calor
120
Eficência (%)
Realização: Hugo Martins; Inês Leal; Luís Bernardo; Roberto Pires
Orientação: Jaime Puna; Ana Sofia Figueiredo
Tabela 1 – Resultados Experimentais e Tratamento de Resultados
1200
1000
Co-corrente
Contra-corrente
1.0/0.5
1.0/1.0
800
600
400
200
0
1.0/0.5
1.0/1.0
1.0/1.5
Ensaios
Figura 2 – Comparação da eficiência.
1.5/1.5
0.5/1.5
1.0/1.5
Ensaios
1.5/1.5
0.5/1.5
Figura 3 – Comparação do coeficiente global de transferência de calor.
Conclusões
•Nos ensaios em que os caudais dos fluidos foram 1,5 L/min, quer em co-corrente quer em
contra-corrente, o calor emitido pelo fluido quente, o calor recebido pelo fluido frio e o
coeficiente global de transferência de calor foram máximos;
• A eficiência foi máxima quando os caudais dos fluidos foram 1 L/min em co-corrente e
para contra-corrente foi máxima quando o caudal do fluido quente foi 1 L/min e o caudal
do fluido frio foi 0,5 L/min.