EQUIPAMENTO DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

1. EQUIPAMENTO DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR

2. Permutador de tubos concêntricos < 18m2

3. Desenhe, com o máximo detalhe que conseguir, um permutador de tubos e caixa com duas passagens do lado dos tubos. Mostre-o em duas vistas diferentes (as que considere mais elucidativas). Assinale a direcção e sentido dos dois fluidos dentro do permutador.

4. Permutador de tubos e caixa 1-passagem tubos 2-passagens tubos http://www.youtube.com/watch?v=JipA1cnmVZg&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=LsfRQGm4-Lc http://www.youtube.com/watch?v=jY-yoqhfR2I&NR=1

5. Permutador de tubos e caixa http://www.youtube.com/watch?v=LsfRQGm4-Lc

6. Permutador de tubos e caixa Permutador com tubos fixos Permutador com tubos em U

7. Permutador de cabeça flutuante

8. Permutador em espiral OK para sólidos em suspensão até 10%.

10. Permutador de placas http://www.youtube.com/watch?v=b0pXCIMptAg&NR=1

11. Permutador de placas vedações

12. Permutadores compactos (paragases)

13. REF: A.Ferraro, Heat Exchanger Basics, http://www.process-heating.com/CDA/Archives/8a3a404a85ca9010VgnVCM100000f932a8c0____, 2006

14. PROJECTO DE UM PERMUTADOR DE TUBOS E CAIXA

15. PRESSUPOSTOS, ESPECIFICAÇÕES CÁLCULOS PRÉVIOS • Condições operatórias conhecidas - Caudais, temperaturas de entrada ou saída dos fluidos, pressão de trabalho. • Queda de pressão máxima admitida em ambas as correntes • Dimensionamento térmico– cálculo de temperaturas e caudais que faltavam • Tipo de escoamento – cocorrentesó em certos casos para proteger substância tèrmicamente sensível. Caso contrário contracorrente

16. Selecção do tipo de permutador. Limpeza mecânica dentro dos tubos feixe desmontável pelo topo da caixa Limpeza mecânica dentro dos tubos evitar tubos em U

17. (5) Alocação das correntes O fluido do lado dos tubos deve ser o: (i) mais sujo (ii) que está a maior pressão; (iii) mais corrosivo; (iv) mais tóxico; Estes requisitos estão muitas vezes em conflito

18. Pt C d0 Pt C • Tubos: • Diâmetro –½” – 1 ½” BWG mínimo para limpeza mecânica é ¾” Espessura – tabelas de fabricantes  pressão de trabalho • Comprimento – 5 L/D015. L até 6 m. • Disposição dos tubos 1.25 Pt/d01.5 • Disposição triangular: maior coeficente de tr. calor, mas maior p no lado da caixa! Não é recomendada se for necessária limpeza mecânica

19. (7) Chicanas do lado da caixa – Servem de apoio para os tubos – Aumentam a velocidade do fluido da caixa e coef. tr. calor – Aumentam a perda de carga do lado da caixa Espaçamento: 0.4D0 B 0.6 D0 Segmentação: 25 a 35 %

20. SEQUÊNCIA DE CÁLCULOS (I) Estimar área de transferência e nº de tubos, Nt Ao= q / U F Tml (admitir F=0.9) Nt = Ao /Atubo = Ao/(d0L) Estimativa de U – tabelas (Perry, Kern, etc

22. II) Seleccionar número de passagens do lado dos tubos, nt Critério: velocidade de passagem nos tubos Compromisso entre h elevado, e perda de carga do lado dos tubos Velocidade mínima para evitar depósitos Fluxo recomendado: 1000 Gm 1400 kg/(m2s) para água 1  v  1.4 m/s)

23. nº passagens

24. III) Determinar nº exacto de tubos e diâmetro de caixa, Do

26. IV) Seleccionar número de passagens de caixa, ncaixa Critério: F  0.85 em Ao= q / U F Tml ncaixa>2 implica permutadores em paralelo

28. VI) Calcular U Definidas a geometria e outras variáveis essenciais, já se pode calcular o U com maior exactidão:

29. Conferir área de transferência e nº de tubos, Nt Ao= q / U F Tml Nt = Ao /Atubo = Ao/(d0L) Eventualmente corrigir L

30. CONDENSADORESvs. PERMUTADORES

31. CONDENSADOR  PERMUTADOR PRINCIPAIS DIFERENÇAS: • h do lado da condensação alto. • F =1 (contracorrente para qq nº de passagens)  as CHICANAS DO LADO DA CAIXA têm função diferente da que têm num permutador líquido/líquido VÁCUO: servem para evitar que bomba/ejector aspire vapores ATMOSFÉRICO: evitam saída de vapores para a atmosfera pelo respiradouro

33. Evaporadores

34. EXEMPLOS DE EVAPORADORES a) Calandria b) Filme ascendente sem reciculação c) Evaporação com recirculação (forçada) d) Filme descendente sem recirculação, mostrando condensador barométrico (d)

35. RE-EBULIDORES

36. Ebulidor interno: - limitado a baixas áreas de transferência de calor - fundo da coluna é mais um andar de equilíbrio

37. b)Termosifão vertical - não adequado para vácuo ou fluidos viscosos; - é ebulidor total, o que significa que não corresponde a um andar de equilíbrio.

38. b)Termosifão horizontal - não adequado para vácuo ou fluidos viscosos; - é ebulidor total, o que significa que não corresponde a um andar de equilíbrio.

39. (d) Ebulidor tipo panela (kettlereboiler) - apropriado para vácuo - apropriado para grandes áreas de transferência - ebulidor é um andar de equilíbrio)

40. LAYOUT (DISPOSIÇÃO)DO EQUIPAMENTO

41. Pretende-se mínimo custo de forma a que: (1) sejam obedecidas normas de segurança; (2) a operabilidade do equipamento não seja posta em causa.

42. Há 2 estratégias básicas na disposição das principais peças de equipamento • acompanhar a sequência indicada no diagrama de processo (disposição em linha) • agrupar por equipamentos semelhantes Muitas vezes o resultado é mistura de (1) e (2)

43. A não ser quando necessário, o equipamento de processo não se encontra encerrado em edifícios. • Dentro do possível, deve-se minimizar o comprimento de tubagens de ligação

44. Dentro do possível, deve-seminimizar estruturas de suporte • Elevações resultam caras e perigosas, mas pode ser necessário elevar algumas peças de equipamento (para garantir carga efectiva de sucção (NPSH), transporte por gravidade quando aplicável, etc.)

45. Deve-se deixar espaços para acesso e manutenção. • Permutadores de calor, por exemplo, com espaço para remoção de tubos. • Válvulas, pontos de amostragem, instrumentos devem estar em locais de fácil acesso.

46. As tubagens seguem normalmente em esteiras colocadas a ~4-5 m de altura (para não atrapalharem) • Frequentemente, os equipamentos dispõem-se de um e outro lado de uma esteira central de tubagens.

47. Deve-se afastar zonas perigosas. • Zona de armazenagem de solventes, por exemplo a pelo menos 70 m da zona de processo.

48. Layout coluna destilação