Análise de Trocador de Calor com EES

7/26/2019 Anlise de Trocador de Calor com EES

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO - UFPECENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCINCIAS - CTG

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA

ANLISE DE PROBLEMA DE TROCADOR DE CALOR PELO MTODO ANALTICO E UTILIZANDO O

PROGRAMA EES

Ana Carolina Oliveira de PaulaFelipe Cardim de Arajo

Profe or! Marcus Arajo

RECIFE

JULHO !"1#


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!

$UM%RIO

1& In'rodu()o&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&!& Me'odolo+ia&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&*& An,lise Anal-'ica&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& An,lise pelo EE$&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&/& An,lise do e0ei'o da varia()o de par me'ros&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&.& Conclus)o&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&3& Re0er4ncias&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&


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*

I56RO7U89O

6rocadores de calor s)o disposi'ivos capa:es de proporcionar a 'roca de calor en're dois 0luidos sem ;ue rio consis'e em um 'rocador de 'u=o duplo com paredes 0inas em con'racorren'e usado para a;uecer ,+ua 0ria deuma ducrio 'em por o=je'ivo a=ordar o pro=lema de 'rocador de calor acimaanalis,Glo anali'icamen'e a'rav s de c,lculos e e@press es vis'as em sala de aulacomparar essa an,lise com a 0ei'a a'rav s do so0' are Engineering Equation Solver

(EES) e o=servar as mudan(as presen'es no sis'ema ;uando modi0icamos al+uns par me'ros&


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#

ME6O7OLO IA

Para an,lise des'e pro=lema duas a=orda+ens ser)o 0ei'asK uma anal-'ica eou'ra a'rav s do so0' are EE$& 5a primeira par'e da an,lise a 'a@a de 'rans0er4ncia de

calor e a super0-cie de 'rans0er4ncia de calor ser)o calculados sendo a ,rea des'asuper0-cie encon'rada pelo m 'odo do eG5U6& Es'es valores ser)o comparados com oso='idos pelo so0' are EE$& 5a se+unda an,lise os e0ei'os da 'empera'ura de en'radada ,+ua ;uen'e e o coe0icien'e de 'rans0er4ncia de calor ser)o analisados em rela()o a,rea da super0-cie e 'a@a de 'rans0er4ncia de calor& Para isso 0aremos ;ue a'empera'ura de en'rada varie de ." a 1!" e o coe0icien'e de'rans0er4ncia de calor varie de 3/" a 1!/" Bm! &

A5%LI$E A5AL 6ICA

F"#$%o Fr$o!

60e? 1/

60s? #/

6 re0 ? *"

m 0 ? " !/ +Bs

c p*" ? #12" JB +

F"#$%o e'(e!

6 ;e ? 1""

m ; ? * +Bs

6a@a de 6rans0er4ncia de CalorK

Q= 0,25 x 4180 x(45 15 )= 31350 J /s

Como n)o 'emos 6;s 0aremos um c


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/

c p23 / ? #!"/ JB +

6 ;s ? 100 313503 x 4205 = 97,51

I'era()o !K

6 re0 ?100 +97,51

2= 98,75

c pD2 3/? #!!" JB +&

6 ;s ? 1"" G 313503 x 4220 = 97,52

Lo+o 'omaremos 6;s ? D3 /! .

E0e'ividade NUT :

= Q realQmax

= mf c pf (T fs T fe)

C min Tmax =

mf c pf (T f s T fe)mf c pf (T qe T fe)

= (T fs T fe)(T qe T fe)

= (45 15 )(100 15 )=0,3529

C =C minC max

= 0,25 . 41803 . 4220

= 0,0825

Para um 'u=o duplo em con'racorren'eK

= 1 exp [ NUT (1 C )]

1 C . exp [ NUT (1 C )]

$u=s'i'uindo os valores de e C na e@press)o acima o='emos 5U6 ?" ##!!&

7a e@press)o do 5U6K

0,4422 = 950. A0,25.4180 A= 0,48642 m2


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.

A5%LI$E PELO EE$

Es'a an,lise ser, 0ei'a a'rav s do so0' are EE$ no ;ual ser, escri'o um c>di+ocapa: de o='er os valores acima para ;ue possamos compar,GlosK


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3

Os valores para asen'radas e

sa-das do pro+rama ser)o mos'rados a=ai@oK


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2

F$)#r* +!

E'(r*%* e S*,%* %o Pro)r* *

4Gse ;ue assim com o esperado os resul'ados compu'ados pelo so0' areEE$ s)o a=solu'amen'e compa'-veis aos resul'ados o='idos na an,lise anal-'ica& Is'o s>demons'ra ;ue com i'era( es o su0icien'e al m de precis)o na cap'ura de dados nas'a=elas de calor espec-0ico a a=orda+em anal-'ica pode 'ra:er resul'ados =as'an'e precisos&

A5%LI$E 7O EFEI6O 7A ARIA89O 7E PARNME6RO$


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D

A primeira an,lise des'e '>pico ser, os e0ei'os da 'empera'ura da ,+ua ;uen'ena ,rea da super0-cie e na 'a@a de 'rans0er4ncia de calor& Para is'o 0oi +erado uma'a=ela de de: lindi+o 0oi re'irar o valor de en'rada da,+ua ;uen'e o ;ue 0oi 0ei'o 'rans0ormando es'a lin@imo

'>pico&

5a se+unda an,lise des'e '>pico ser)o analisados os e0ei'os do coe0icien'e de'rans0er4ncia de calor na ,rea da super0-cie e na 'a@a de 'rans0er4ncia de calor& Parais'o 0oi +erado uma 'a=ela de de: lin


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1"

A par'ir do m 'odo apresen'ado no '>pico acima pudemos o='er al+unsresul'ados& O primeiro 0oi a 'a=ela ;ue relaciona a 'empera'ura de en'rada da ,+uacom a ,rea da super0-cie e o calor 'rocado& A 'a=ela o='ida encon'raGse a=ai@oK

F$)#r* .!Efe$(o %* (e /er*(#r* %e e'(r*%* %* 0)#* '* 0re* %e #/erf,1$e e '*(*2* %e (r*' fer3'1$* %e 1*"or

A par'ir da 'a=ela acima podeGse cons'a'ar ;ue a 'empera'ura de en'rada da,+ua nada in0luencia na 'rans0er4ncia de calor pois es'e depende da di0eren(a de'empera'ura de en'rada e sa-da de um 0luido e n)o de uma nica 'empera'ura& Comoas 'empera'uras da ,+ua 0ria se man'4m inal'eradas 'am= m se man' m inal'erado ocalor 'rocado&

J, em rela()o a ,rea podemos cons'a'ar ;ue o aumen'o da 'empera'ura deen'rada da ,+ua acarre'a um aumen'o da ,rea da super0-cie para ;ue o calor 'rans0erido se man'en ocorreu mudan(asi+ni0ica'iva na ,rea de super0-cie ;uando a 'empera'ura de en'rada j, se mos'ravaacima da 'empera'ura de e=uli()o da ,+ua ou seja ;uando a ,+ua j,


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Gr0f$1o +! A 2 T4e

Gr0f$1o .! & 2 T4eA se+unda an,lise des'e '>pico ser)o analisados os e0ei'os do coe0icien'e de

'rans0er4ncia de calor na ,rea da super0-cie e na 'a@a de 'rans0er4ncia de calor& Parais'o 0oi +erado uma 'a=ela de valores para coe0icien'es +lo=ais variando de 3/" a 1!/"Bm ! como na 0i+ura a=ai@oK


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1!

F$)#r* 5! Efe$(o %o 1oef$1$e'(e %e (r*' fer3'1$* %e 1*"or '* 0re* %* #/erf,1$e e'* (*2* %e (r*' fer3'1$* %e 1*"or

A par'ir da 'a=ela acima podeGse cons'a'ar ;ue o coe0icien'e de 'rans0er4nciade calor nada in0lui no calor 'rocado pois novamen'e o calor 'rocado depende doconjun'o 60s G 60e S ou 6;e G 6;sS e n)o da 'empera'ura e nem do coe0icien'e de'rans0er4ncia de calor individualmen'e& J, em rela()o a ,rea podemos cons'a'ar ;ue oaumen'o do coe0icien'e de 'rans0er4ncia de calor acarre'a uma diminui()o da ,rea dasuper0-cie para ;ue o calor 'rans0erido se man'en


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Gr0f$1o 5! A 2 U

Gr0f$1o 6! & 2 U


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CO5CLU$9O

5es'e 'ra=al


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