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Título: Comportamento dinâmico de um trocador de calor de tanque agitado
Título(s) alternativo(s): Dynamic behavior of a stirred tank heat exchanger
Autor(es): Oliveira, Beatriz Gonçalves de
Orientador(es): Moriya, Regina Yanako
Palavras-chave: Transferência de calor;Trocadores de calor;Tanque agitado;tanque encamisado;Coeficiente global de transferência de calor;Coeficiente convectivo de transferência de calor;Coeficiente de película;Velocidade de agitação;Heat transfer, heat exchangers;Agitated tank;Jacketed tank;Global heat transfer coefficient;Convective heat transfer coefficient;Film coefficient, stirring speed
Data do documento: 6-Dez-2019
Editor: Universidade do Estado do Amazonas
Resumo: O constante avanço tecnológico da era atual impulsiona a otimização dos processos industriais diversos. Assim, o estudo dos fenômenos de transporte é cada vez mais abordado e aprofundado, uma vez que estes estão presentes, em geral, em todos os segmentos industriais. Os três mecanismos de transporte são: transferência de momento, calor e massa. Comumente, os três aparecem combinados nos processos industriais. Nos processos de troca térmica entre dois fluidos, geralmente se leva em conta os mecanismos de condução, convecção e radiação, avaliando-se a contribuição de cada um desses para o sistema. Nas análises dos trocadores de calor, avaliam-se o coeficiente global de transferência de calor (U) e o coeficiente convectivo de transferência de calor, ou coeficiente de película (h). Através do coeficiente global de transferência de calor, pode-se avaliar a contribuição dos mecanismos envolvidos no processo de transferência de calor. Além disso, com a determinação do coeficiente de película, pode-se obter a quantidade de calor transferida entre uma superfície e um fluido, ou vice-versa. Assim, com estes parâmetros pode-se determinar a taxa de transferência de calor. Logo, o problema científico deste trabalho refere-se à influência exercida no comportamento do coeficiente global de transferência de calor (U) e do coeficiente de película (h) por meio da operação de trocadores de calor em condições dinâmicas. Para isso foram feitos 11 experimentos em um trocador de calor de tanque agitado com camisa, considerando-se parâmetros como velocidade de agitação e temperaturas dos fluidos. Foram determinados os valores dos coeficientes de transferência de calor, global e convectivo, e analisado para avaliar quais as melhores condições para serem realizados experimentos didáticos. Concluiu-se que os parâmetros de velocidade de agitação e temperatura de entrada do fluido quente influenciam diretamente nas perdas de calor para o meio e nos cálculos das quantidades de calor.
Abstract: The constant technological advancement of the current era drives the optimization of various industrial processes. Thus, the study of transport phenomena is increasingly approached and deepened, since they are generally present in all industrial segments. The three transport mechanisms are: momentum transfer, heat and mass. Commonly, all three appear combined in industrial processes. In the processes of thermal exchange between two fluids, the conduction, convection and radiation mechanisms are generally taken into account, evaluating the contribution of each of these to the system. In heat exchanger analyzes, the overall heat transfer coefficient (U) and the convective heat transfer coefficient, or film coefficient (h), are evaluated. Through the global heat transfer coefficient, one can evaluate the contribution of the mechanisms involved in the heat transfer process. In addition, by determining the film coefficient, the amount of heat transferred between a surface and a fluid can be obtained, or vice versa. Thus, with these parameters one can determine the heat transfer rate. Therefore, the scientific problem of this work refers to the influence exerted on the behavior of the global heat transfer coefficient (U) and the film coefficient (h) through the operation of heat exchangers under dynamic conditions. For this, 11 experiments were performed in a jacket-stirred tank heat exchanger, considering parameters such as stirring speed and fluid temperatures. The values of global and convective heat transfer coefficients were determined and analyzed to evaluate the best conditions for conducting didactic experiments. It was concluded that the parameters of stirring velocity and inlet temperature of the hot fluid directly influence the heat losses to the medium and the heat quantity calculations.
URI: http://repositorioinstitucional.uea.edu.br//handle/riuea/3362
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