FATORES DE INCRUSTAÇÃO - Apostilas - Engenharia, Notas de estudo de Engenharia Química. Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF)
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GloboTV7 de Março de 2013

FATORES DE INCRUSTAÇÃO - Apostilas - Engenharia, Notas de estudo de Engenharia Química. Universidade Estadual do Norte Fluminense (UENF)

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Apostilas de Engenharia Química e de Alimentações sobre o estudo dos fatores de incrustação, critérios de alocação das correntes.
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FATORES DE INCRUSTAÇÃO

Na prática as superfícies de troca térmica não permanecem limpas. Depósitos formam-se em ambos os lados dos tubos em um trocador de calor ou em qualquer superfície de troca térmica. Estes depósitos formam resistências adicionais ao fluxo de calor e reduzem o coeficiente global de transferência de calor (U). Incrustações, depósitos de lama podem ocorrer. Produtos corrosivos podem formar junto à superfície resistências significativas à T.C. Desenvolvimento de algas pode também ocorrer em sistemas de resfriamento de água. Para evitar as interferências, também denominadas de fouling, inibidores podem ser adicionados com o objetivo de minimizar as interferências sobre o processo de T. C. velocidades de escoamento superiores a 1 m/s são também utilizadas para evitar o problema. O efeito de diminuição do desempenho do equipamento de troca térmica é usualmente considerado no projeto do equipamento. São adicionados termos de resistência que irão contabilizar os efeitos de fouling. A equação geral de transmissão de calor é: Q = U A ∆Tlm (1) Desta forma deve-se fazer uma distinção quando consideramos a superfície do equipamento limpa ou incrustada. Uc é o coeficiente para superfície limpa e Ud o coeficiente para superfície incrustada. Desprezando-se a condução através dos tubos temos:

doiod hhhU 1111

++= (2)

onde

oioc hhU 111

+= e d d

R h =

1

A partir da equação 2 temos:

d dc

R UU −=

11 (3)

A escolha incorreta do valor do fator de incrustação, na etapa de avaliação do trocador de calor, pode trazer sérios problemas quando o equipamento entrar em operação. O período usual considerado para os valores apresentados é de 1 ano. Os valores indicados para os coeficientes de fouling ( interno e externo a um tubo) é dada a seguir: Valores típicos de fouling(hd) hd (W/m2.K) Água destilada 11350 Água tratada 5680 Gases 2840 Óleo vegetal 1990

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A partir da equação 3 substituído os coeficientes globais de troca térmica e considerando que a diferença de temperatura e a área de troca térmica são as mesmas temos:

dc c

d RU A A

+=1

Se não houver incrustação (Rd=0) a relação das áreas é igual a 1. Portanto o termo UcRd representa o aumento da área em conseqüência da incrustação. Exemplo: Considere duas situações: em uma temos Uc igual a 2.200 W/m2K e em outra Uc é de 250 W/m2K. Para ambas as situações considera-se o mesmo coeficiente de incrustação hd= 2000. Qual é o aumento de área a ser considerado para o projeto nos dois casos? Para a primeira proposição o aumento de área é de 110% E a segunda o aumento é de 12,5%. CRITÉRIOS DE ALOCAÇÃO DAS CORRENTES (Casco-tubo) Incrustação : Fluido mais incrustante colocado no lado do tubo em razão da facilidade de limpeza. Corrosão : Fluido mais corrosivo colocado no lado do tubo (somente os tubos e os espelhos deverão ser de matérias mais resistentes a corrosão ) Pressão : O fluido com maior pressão deve ser colocado no lado dos tubos. Os tubos com diâmetros pequenos e espessuras normais resistem a pressões elevadas. Viscosidade : O fluido mais viscoso deve ser colocado no lado do casco. O escoamento turbulento é mais facilmente alcançado no lado do casco. Coeficiente de transferência de calor : O fluido com menor valor de h deve ser colocado no lado do casco. As possibilidades de aumentar o h são maiores no lado do casco com a colocação de chicanas e tubos com aletas externas. Vazão : O fluido com menor vazão deve ser colocado no casco. Mesma razão da viscosidade.

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