Universidade Federal de Itajub

Campus Itabira

Dimensionamento de um trocador de calor

Itabira

Dezembro de 2014

Anna Beraldi de Abreu - 20898

Gabriel de Castro Duarte do Pateo - 19437

Gabriel Venerando de Souza Gontijo - 19645

Giovani Alves Bueno - 19647

Luiz Fillipe Ferreira Rocha - 19657

Dimensionamento de um trocador de calor

Trabalho apresentado na disciplina

refrigerao e ar condicionado do 8

perodo do curso de graduao em

Engenharia Mecnica da

Universidade Federal de Itajub,

Campus Itabira para a obteno da

aprovao pelo Prof. Msc Rubn

Alexis Miranda Carrillo.

Itabira

02 de dezembro de 2014

Sumrio

1. Introduo .............................................................................................................. 4

2. Objetivo ................................................................................................................. 5

3. Reviso Bibliogrfica ............................................................................................. 5

3.1 Descrio do ciclo bsico de refrigerao ............................................................... 5

3.2 Classificaes de acordo com a construo dos trocadores de calor...................... 6

3.2.1 Trocadores Tubulares .......................................................................................... 6

3.2.2 Trocadores de calor tipo placa ............................................................................. 7

3.2.3 Trocadores de calor de superfcie estendida Aletas .......................................... 8

4. Dimensionamento do evaporador para um aparelho de ar-condicionado por ciclo

de compresso de vapor. ............................................................................................. 8

4.1. Exemplo de dimensionamento de um evaporador para um aparelho de ar-

condicionado por ciclo de compresso de vapor. ........................................................ 14

5. Algoritmo de Trabalho.......................................................................................... 20

6. Consideraes Finais .......................................................................................... 22

Referncias ................................................................................................................ 24

4

1. Introduo

Desde os primrdios da existncia humana, buscou-se formas de realizar a

conservao de alimentos. Uma das formas encontradas de se alcanar tal objetivo foi

atravs da reduo da temperatura do alimento, retardando o processo de

deteriorao do mesmo. Sendo que registros de 2.000 A.C. apontam o conhecimento

do fato de baixas temperaturas influenciarem na conservao do alimento. Em virtude

deste anseio da conservao do alimento, obteve-se vrios avanos tecnolgicos,

datado em 1834 a primeira patente de um sistema de refrigerao por compresso de

vapor por Jacob Pekins, que foi construda e colocado em uso e tendo como fludo

refrigerante qualquer fludo voltil, sendo o mais utilizado na poca o ter. Porm o

maior responsvel pela insero de mquinas de refrigerao foi James Harrison,

sendo que suas mquinas, utilizadoras de ter como fludo refrigerante, tinham como

finalidade primordial a fabricao de gelo e cristalizao da parafina.

Somente em 1864 o ter, principal fludo refrigerante at o momento, foi

substitudo pelo Dimetil ter e em 1874 por Dixido de Enxofre, este ltimo utilizado

extensivamente por 60 anos. O motivo do ter perder espao no emprego como fludo

refrigerante foram suas caractersticas fsicas e por ser altamente explosivo em

contato com o ar em baixas presses, como ocorria no sistema de trabalho dos

equipamentos. Em 1870 a amnia foi introduzida como fludo refrigerante por Cari Von

Linde, devido ao seu ponto de ebulio de -33,3 C, por proporcionar temperaturas

muito mais baixas do que os fludos disponveis anteriormente.

Apesar de toda essa evoluo a curto prazo na tecnologia de refrigerao o

sistema s comeou a dominar o mercado aps a dcada de 1930. Esta demora para

sua popularizao no mercado deve-se a fatores como alto custo de energia eltrica e

mecnica, elevado nvel de rudo emitido pelo sistema e motores com elevado custo,

peso e por ocuparem muito espao devido ao seu tamanho.

Com o desenvolvimento da mecnica de preciso e processos de fabricao

mais sofisticados e o surgimento de compressores eltricos de baixa potncia

possibilitaram o surgimento de refrigeradores e condicionadores de ar domstico de

pequeno porte aliado ao desenvolvimento de novos fludos refrigerantes, garantem

uma movimentao de bilhes de dlares da indstria mundial de refrigerao.

5

2. Objetivo

Este trabalho tem como objetivo a apresentao e desenvolvimento de um

algoritmo para realizar o dimensionamento de um evaporador para sistemas de

refrigerao por compresso de vapor, atravs de dados pr determinados para o

sistema.

3. Reviso Bibliogrfica

Nos dias atuais, o desenvolvimento de novos sistemas de refrigerao, ou,

somente a melhoria dos mesmos, tem sido alvo de muitos estudos que levam em

considerao o estudo do desempenho trmico desses produtos. Dessa forma, se

torna necessrio descobrir meios para a avaliao de um ciclo de refrigerao, e,

tambm, compreender melhor os princpios de funcionamento. Nesse trabalho, ser

considerado um ciclo de refrigerao por compresso de vapor que permite uma boa

analise do desempenho desses tipos de sistemas. A seguir, sero descritos os

princpios de funcionamento de um trocador de calor e classificao.

3.1 Descrio do ciclo bsico de refrigerao

Em sua tese, Zigmantas (2006), descreve o ciclo de vapor em algumas fases.

Primeiramente, o fluido de trabalho comprimido e condensado em alta presso e

temperatura por rejeio de calor para um meio externo. Em seguida, aps a

condensao, o fluido refrigerante expandido atravs de um dispositivo de expanso

at que se atinja a presso necessria para passa pelo evaporador, em baixa

temperatura. A Figura 1 mostra os processos que compe o ciclo real em comparao

com o ideal.

Da Figura 1 possvel fazer as seguintes observaes sobre o ciclo ideal: no

processo de 1 para 2 ocorre a compresso isentrpica do fluido refrigerante; de 2-3

ocorre a rejeio internamente reversvel de calor a presso e temperaturas

constantes; a expanso irreversvel a entalpia constante em 3-4; e por fim, a

evaporao do refrigerante at se tornar vapor saturado no processo de 4 para 1.

6

Figura 1 Comparao entre o ciclo de compresso ideal e o real. Fonte: Projeto de um Trocador de

calor para resfriamento de fluido e um circuito hidrulico utilizado na agricultura de preciso, Zigmantas

(2006)

Para o ciclo real de compresso, os processos so semelhantes, mas algumas

diferenas devem ser apontadas. Por exemplo, existem algumas perdas de presso

nos trocadores de calor que representa alterao nos valores de presso, ou seja, no

tornam os processos no evaporador e compressor isobricos.

3.2 Classificaes de acordo com a construo dos trocadores de calor

A seleo de um determinado trocador de calor requer uma anlise trmica

para determinar o tamanho e a geometria necessria para satisfazer os requisitos de

aquecimento ou resfriamento de um dado fluido, enfatizando a necessidade do

conhecimento dos modelos e conceitos de trocadores de calor existentes para definir o

mais adequado ou correto. (MATTJIE, 2013)

De acordo com o tipo de construo, os trocadores de calor so classificados

em: tubulares, de placas e de superfcie estendida e regenerativa.

3.2.1 Trocadores Tubulares

Segundo Macucua (2011), os trocadores tubulares so geralmente

construdos com tubos circulares, e so geralmente utilizados em aplicao de

transferncia de calor lquido/lquido. Alm disso, so excelentes em aplicaes de

transferncia de calor gs/gs, sob altos valores de temperatura e presso, tais que

7

apenas este trocador consegue operar. So divididos em trocadores de carcaa e

tubo, tubo duplo e de espiral.

Os trocadores de carcaa e tubo so os mais utilizados quando se trata de

aplicaes industriais. constitudo por pequenos tubos onde o fluido percorre, e por

um espao entre os tubos e a carcaa que foram o escoamento do outro fluido

atravs da carcaa, como mostra a Figura 2.

Figura 2 Trocador de calor carcaa e tubos. Fonte: Programa para Dimensionamento de Trocadores de

Calor, Macucua (2011)

3.2.2 Trocadores de calor tipo placa

So trocadores caracterizados por serem constitudos por placas lisa, delgadas

e onduladas essencialmente projetados para suportar presso e temperatura

moderadas.

Figura 3 Trocador de calor tipo placa. Fonte: Programa para Dimensionamento de Trocadores de Calor,

Macucua (2011)

8

3.2.3 Trocadores de calor de superfcie estendida Aletas

Esses trocadores so mais leves e compactos, muitas vezes utilizados para

diversos valores de presso nos tubos, entretanto, no pode ser empregado em

situaes que exigem alta temperatura e presso, ao mesmo tempo.

Figura 4 Trocador de calor de aletas. Fonte: Mattije (FAHOR), 2013

4. Dimensionamento do evaporador para um aparelho de ar-

condicionado por ciclo de compresso de vapor.

O princpio bsico para se projetar um trocador de calor, a utilizao de aletas

ao redor dos dutos por onde passa o fludo refrigerante para maximizar a rea de

transferncia de calor do trocador, assim consegue-se retirar o calor necessrio do

ambiente, com um trocador de dimenses compactas. Como a produo de tubos

aletados um processo caro e trabalhoso, deve-se adaptar o projeto a tubos

existentes no mercado, assim o primeiro passo para o dimensionamento de trocadores

de calor consultar catlogos de fabricantes de tubos aletados para obter as variveis

necessrias para o projeto.

Na Tabela 1 so apresentadas tabelas de um fabricante de tubos aletados que

devem ser utilizadas para o dimensionamento:

9

Tabela 1: Tubos aletados L-FIN

Tubos Aletados L-FIN Trocalor:

So utilizadas em equipamentos para refrigerao e aquecimento, com baixa perda de

carga e tima transferncia de calor. Neste tipo de aletamento, o material das aletas

submetido a uma deformao controlada, resultando em um timo contato sob

presso entre a base das aletas e o tubo, maximizando desta forma as propriedades

de transferncia de calor.

Alm da vantagem acima, a base em forma de L das aletas ajuda a aumentar a

proteo do tubo contra desgastes externos. Neste procedimento, as aletas so

fixadas nas extremidades dos tubos por ponto de solda (quando tubo e aletas so

materiais compatveis ex : cobre/cobre) ou anis de trava ( quando os materiais dos

tubos a aletas no so compatveis para solda ex : cobre/alumnio ).

Dimetro Externo do Tubo: min.: 12,7 (1/2) / mx.: 31,75 (1.1/4).

Altura da Aleta: min.: 4,0 / mx.: metade do dimetro externo do tubo utilizado.

Passo: (Aletas/metro): min. 150 / mx. 500.

Comprimento do tubo: min. 300 mm / mx. 6.000 mm.

Fonte: Catlogo de Tubos Aletados Trocalor.

10

O principal parmetro a ser determinado para o projeto de trocadores de calor

a rea de transferncia de calor necessria para absorver o calor do ambiente,

proporcionando o resfriamento desejado, a rea de transferncia de calor pode ser

determinada pela seguinte relao:

Onde: Q = Calor absorvido (Carga Trmica) [W]

U = Coeficiente Global de Transferncia de Calor [W/m2K]

A = rea de Transferncia de Calor [m2]

T = Diferencial de Temperatura [K]

O diferencial de temperatura a ser utilizado para dimensionamento de trocadores

de calor de fluxo cruzado a diferena de temperatura mdia logartmica, que

determinada pela seguinte relao:

(

)

Onde:TA = T5 T4 [K]

TB = T6 T1 [K]

Antes de aplicar a DTML devemos calcular o fator F de correo atravs da

relao e do grfico apresentados na Figura 5.

11

Figura 5: Grfico do fator de correo para a DTML

Assim:

Em seguida, determinando-se a carga trmica, basta calcularmos o Coeficiente

Global de Transferncia de Calor (U), que representa a resistncia trmica composta

pela conveco entre o fludo e a parede interna do tubo, a conduo atravs da

parede, e a conveco entre o tubo e o ar ambiente. O coeficiente global de

transferncia de calor determinado pela relao:

(

)

Onde: U = Coeficiente Global de Transferncia de Calor [W/ m2K]

har = Coeficiente Convectivo do ar [W/m2K]

href = Coeficiente Convectivo do Fludo Refrigerante[W/m2K]

e= Espessura da Parede do Tubo [m]

ktubo = Condutividade Trmica do Tubo [W/mK]

Das variveis apresentadas na relao acima, devemos determinar o coeficiente

convectivo do fludo refrigerante, est varivel depende de propriedades

12

termodinmicas do fludo como sua massa especifica, viscosidade dinmica, calor

especifico e condutividade trmica. O coeficiente convectivo pode ser calculado pela

relao:

Onde:href = Coeficiente Convectivo do Fludo Refrigerante[W/m2K]

kref = Condutividade Trmica do Fludo Refrigerante[W/mK]

DH = Dimetro Hidrulico

Nu = Nmero de Nusselt

O nmero de Nusselt uma relao adimensional determinada pela frmula

abaixo:

Onde:Nu = Nmero de Nusselt

Re = Nmero de Reynolds

Pr = Nmero de Prantl

Determinamos os Nmeros de Reynolds e Prantl e o Dimetro Hidrulico pelas

seguintes relaes:

Onde: Re = Nmero de Reynolds

V = Velocidade de escoamento do Fludo Refrigerante [m/s]

ref = Viscosidade dinmica do Fludo Refrigerante [m2/s]

Onde: V = Velocidade de escoamento do Fludo Refrigerante [m/s]

R = Vazo Mssica de Fludo Refrigerante [kg/s]

13

ref = Massa Especifica do Fludo Refrigerante [kg/m3]

Aduto= Area Transversal do Tubo [m2]

Onde:Pr = Nmero de Prantl

ref = Viscosidade dinmica do Fludo Refrigerante [m2/s]

= Difusidade Trmica [m2/s]

Onde: = Difusidade Trmica [m2/s]

kref = Condutividade Trmica do Fludo Refrigerante[W/mK]

ref = Massa Especifica do Fludo Refrigerante [kg/m3]

Cpref = Calor Especifico do Fludo Refrigerante [J/kgK]

Onde:DH = Dimetro Hidrulico [m]

D= Dimetro do Tubo [m]

Aps a determinao da rea de troca de calor necessria para o trocador de

calor, deve-se consultar catlogos de tubos aletados disponveis no mercado. Nos

catlogos podemos verificar a superfcie de troca de calor externa em m2/m, ou seja,

qual a rea de troca de calor para cada metro de tubo aletado, assim determinamos o

comprimento linear de tubo necessrio para o trocador de calor, sendo que este

comprimento pode ser dividido em vrias partes de acordo com a geometria desejada.

14

4.1. Exemplo de dimensionamento de um evaporador

para um aparelho de ar-condicionado por ciclo de

compresso de vapor.

Deseja-se projetar um sistema de ar-condicionado por ciclo de compresso de

vapor, para resfriar uma sala de uma temperatura T5 = 25C at uma temperatura T6 =

16C. Considerando que a carga trmica total corresponde a 22,454kW, o fludo

refrigerante o R134a com vazo mssica de 0,1523kg/s, e a temperatura de entrada

da vlvula de expanso termosttica T3 = 37,48C. Dimensionar o trocador de calor

a ser utilizado como evaporador no sistema. Obs: Utilizar tubo aletado padro de

cobre, com dimetro de 5/8.

Dados:

Qf = 22,545kW R= 0,1523kg/s k134a = 0,09151W/mK

T3 = 37,58C Pevap = 40kPa Cp134a = 1,3592kJ/kg/K

T5 = 25C har = 1000W/m2K 134a = 0,197mm2

T6 = 16C kcobre = 372W/mK Dtubo = 5/8

Primeiramente se determina as variveis termodinmicas necessrias para o volume

de controle Expanso/Evaporador:

f

j

Estado 3 Liquido Saturado: T3 = 37,58C

h3 = hlsat@ T3 = 252,79kJ/kg Estado 4 Mistura / Estado 1 Vapor Saturado h4 = h3 = 252,79kJ/kg

15

Em seguida deve-se partir para a determinao do coeficiente convectivo do

fludo refrigerante:

1) Difusividade Trmica:

2) Nmero de Prantl:

3) Nmero de Reynolds

4) Nmero de Nusselt:

5) Dimetro Hidrulico:

P1 = Psat @ h1 = 328kPa

P4 = P1 Pevap = 368kPa

v4 = 0,007858 + 0,2286(0,55221) = 0,12702m3/kg

16

6) Coeficiente Convectivo do Fludo Refrigerante:

Determinando o coeficiente global de transferncia de calor:

(

)

(

)

Determinando a rea de transferncia de calor necessria e o comprimento de

tubo aletado necessrio:

O diferencial de temperatura para clculos de transferncia de calor melhor

representado pela diferena de temperatura mdia logartmica (DTML), representada

pela frmula:

( ) ( )

(( )

( ))

( ) ( )

(

)

Analisando o grfico 1 temos que:

17

Sabendo qual a rea de transferncia de calor necessria para garantir o

resfriamento do ar, devemos consultar o catalogo de algum fabricante de tubos

aletados, para determinar o comprimento linear da tubulao do trocador de calor.

Consultando a tabela apresentada anteriormente, e adotando um tubo aletado L-FIN

de 5/8 de dimetro e 330 aletas/m temos a seguinte relao AL = ATC/m:

Assim:

Conclumos que o evaporador deve ser confeccionado com 7,140m do tubo

aletado pr-determinado, sendo que este comprimento pode ser dividido em n partes,

de acordo com a geometria desejada para o evaporador.

Seguindo o mesmo exemplo, podemos agora estabelecer o volume de controle

para o compressor/condensador e assim determinar as variveis que esto faltando

para o dimensionamento dos tubos aletados para o condensador.

Dados:

T2 = 42,895C R = 0,1523kg/s k134a = 0,07648W/mK T3 = 37,58C Pcond = 50kPa Cp134a = 1,5175kJ/kg/K T7 = 32C har = 1000W/m

2K 134a = 0,1389mm2 T8 = 38,254C kcobre = 372W/mK Dtubo = 5/8

Estado 1 Vapor Saturado: H1 = 400,13 kJ/kg

P1 = 328kPa

S1 = 1,7248 kJ/kg

T1 = 2,98oC

Estado 2 Vapor Super Aquecido / Estado 3 : S2 = S1 = 1,7248kJ/kg

P2 = P3 + Pcond = 950kPa + 50kPa = 1Mpa

T2 = Tsat @ P2 = 42,895OC

18

h2 = 423,43 kJ/kg

Como j foi determinado anteriormente, os valores referentes ao estado 3

seguem abaixo:

h3 = 252,79 kJ/kg v2 = 0,02087m/kg

T3 = 37,48OC

P3 = 950kPa

S3 = 1,1790 kJ/kg

Em seguida deve-se partir para a determinao do coeficiente convectivo do

fluido refrigerante:

1) Difusividade Trmica:

2) Nmero de Prandtl:

3) Nmero de Reynolds:

(

)

1894158,99

4) Nmero de Nusselt:

5) Dimetro Hidrulico:

6) Coeficiente Convectivo do Fludo Refrigerante:

19

Determinando o coeficiente global de transferncia de calor:

(

)

(

)

Determinando a rea de transferncia de calor necessria e o comprimento de tubo aletado necessrio:

Primeiramente necessitou-se de calcular os valores ainda no determinados de

T8 e da carga Qq . Sabemos que:

( )

Assim, podemos calcular finalmente T8 :

( ) ( )

O diferencial de temperatura para clculos de transferncia de calor melhor

representado pela diferena de temperatura mdia logartmica (DTML), representada

pela frmula j apresentada:

( ) ( )

(( )

( ))

( ) ( )

(

)

No caso da passagem do fluido refrigerante pelo condensador, h a mudana de

fase no casco e por isso iremos considerar o fator de segurana F igual a 1,

diferentemente do calculado anteriormente para o evaporador.

20

Sabendo o valor da rea de transferncia de calor necessria, consultamos

novamente a tabela apresentada anteriormente e adotamos um tubo aletado L-FIN de

5/8 de dimetro e 400 aletas/m e temos a seguinte relao AL = ATC/m:

assim:

Conclumos que o condensador deve ser confeccionado com 18,545m do tubo

aletado pr-determinado, sendo que este comprimento pode ser dividido em n partes,

de acordo com a geometria desejada para o condensador.

5. Algoritmo de Trabalho

1. using System; 2. using System.Collections.Generic; 3. using System.ComponentModel; 4. using System.Data; 5. using System.Drawing; 6. using System.Linq; 7. using System.Text; 8. using System.Windows.Forms; 9. 10. namespace WindowsFormsApplication2 11. { 12. publicpartialclassForm1 : Form 13. { 14. public Form1() 15. { 16. InitializeComponent(); 17. } 18. 19. privatevoid button1_Click(object sender, EventArgs e) 20. { 21. double temp, temp1, a, kref, , Cpref, , Pr, V, mr, D, Atubo, Re, Nu, Dh, href, ha, kc, et, U,

DTML, T5, T4, T6, T1, F, dT, Atc, Qf, C, Al; 22. kref = double.Parse(textBox3.Text); 23. = double.Parse(textBox4.Text); 24. Cpref = double.Parse(textBox5.Text); 25. a = kref / ( * Cpref); 26. = double.Parse(textBox6.Text); 27. = / 10000000; 28. Pr = / a;

21

29. mr = double.Parse(textBox2.Text); 30. D = double.Parse(textBox9.Text); 31. D = D * 0.001; 32. Atubo = D * D * 3.141 / 4; 33. temp = mr / ; 34. V = temp / Atubo; 35. Re = (V * D) / ; 36. temp = Math.Pow(Re, 0.8); 37. temp1 = Math.Pow(Pr, 0.4); 38. Nu = 0.023 * temp * temp1; 39. Dh = D / 2; 40. href = (kref / Dh) + Nu; 41. ha = double.Parse(textBox10.Text); 42. kc = double.Parse(textBox11.Text); 43. et = double.Parse(textBox18.Text); 44. et = et / 1000; 45. U = 1 / ((1 / ha) + (1 / href) + (et / kc)); 46. T1 = double.Parse(textBox8.Text); 47. T4 = double.Parse(textBox7.Text); 48. T5 = double.Parse(textBox12.Text); 49. T6 = double.Parse(textBox13.Text); 50. DTML = ((T5 - T4) - (T6 - T1))/(Math.Log((T5-T4)/(T6-T1))); 51. F = double.Parse(textBox21.Text); 52. dT = F * DTML; 53. Qf = double.Parse(textBox1.Text); 54. Atc = Qf / (U * dT); 55. Al = double.Parse(textBox16.Text); 56. C = Atc / Al; 57. textBox14.Text = Atc.ToString(); 58. textBox15.Text = C.ToString(); 59. 60. } 61. 62. privatevoid saturaoToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) 63. { 64. Form2 newForm2 = newForm2(); 65. newForm2.ShowDialog(); 66. } 67. 68. privatevoid vaporSuperaquecidoToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) 69. { 70. Form3 newForm3 = newForm3(); 71. newForm3.ShowDialog(); 72. } 73. 74. privatevoid saturaoToolStripMenuItem1_Click(object sender, EventArgs e) 75. { 76. Form4 newForm4 = newForm4(); 77. newForm4.ShowDialog(); 78. } 79. 80. privatevoid vaporSuperaquecidoToolStripMenuItem1_Click(object sender, EventArgs e) 81. { 82. Form5 newForm5 = newForm5(); 83. newForm5.ShowDialog(); 84. } 85. 86. privatevoid caracteristicasTubosAletadosToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) 87. { 88. Form6 newForm6 = newForm6(); 89. newForm6.ShowDialog(); 90. } 91. 92. privatevoid desenvolvedoresToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)

22

93. { 94. Form7 newForm7 = newForm7(); 95. newForm7.ShowDialog(); 96. } 97. 98. privatevoid referenciasBibliograficasToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) 99. { 100. Form8 newForm8 = newForm8(); 101. newForm8.ShowDialog(); 102. } 103. 104. privatevoid professorResponsavelToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) 105. { 106. Form9 newForm9 = newForm9(); 107. newForm9.ShowDialog(); 108. } 109. 110. privatevoid button2_Click(object sender, EventArgs e) 111. { 112. double T5, T6, T4, T1, R, P; 113. T1 = double.Parse(textBox8.Text); 114. T4 = double.Parse(textBox7.Text); 115. T5 = double.Parse(textBox12.Text); 116. T6 = double.Parse(textBox13.Text); 117. R = (T5 - T6) / (T4 - T1); 118. P = 1 / R; 119. textBox19.Text = P.ToString(); 120. textBox20.Text = R.ToString(); 121. } 122. 123. privatevoid fatorDeCorreoToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) 124. { 125. Form10 newForm10 = newForm10(); 126. newForm10.ShowDialog(); 127. } 128. } 129. }

6. Consideraes Finais

O processo de projeto e execuo de um trocador de calor para ser utilizado em

um sistema de ar-condicionado tem um alto nvel de complexidade, devido

principalmente alta quantidade de variveis que influem em seu comportamento. A

parte principal do projeto envolve a determinao da rea de troca de calor

necessria, para que haja a correta absoro ou rejeio de calor por parte do

trocador, alm disso deve-se levar em conta a perda de carga gerada pelo trocador no

sistema de refrigerao, fator que no foi abordado por esse trabalho por motivo de

dificuldades tcnicas.

Durante o projeto, deve-se levar em considerao a finalidade do equipamento, se

o objetivo for projetar um equipamento comercial, a ser produzido em grande escala,

seria vivel construir trocadores de calor do tipo placa, mais compactos e eficientes,

23

mas que demandam um alto custo de produo, j para equipamentos especficos, ou

produzidos em baixa escala, a alternativa vivel a utilizao de tubos aletados

comerciais, que podem ser montados na geometria desejada para o trocador de calor,

demandando um custo mais baixo.

A relao custo-benefcio deve ser aliada a apurao dos clculos para a rea de

troca de calor necessria, pois como foi apresentado, para o sistema estudado o

condensador tem uma eficincia mais baixa que o evaporador, sendo assim necessita

de uma maior rea de transferncia de calor para proporcionar o funcionamento do

sistema, assim, devem-se buscar alternativas como uso de diferentes materiais e

geometrias de aletas para se obter um equipamento cada vez mais compacto.

24

Referncias

ENGEL, Yunus A., GHAJAR, Afshin J. Heat and Mass Transfer. New York:

Ed. McGraw Hill, 2011, 4th Ed.

Van Wylen, G. J., Fundamentos da Termodinmica Clssica, 4ed 2008,

Editora Edgar Blucher.

Incropera, F. P.; DeWitt, D. P., Fundamentos de Transferncia de Calor de

Massa, 5ed 2003, Editora LTC.

Trocalor Indstria Mecnica, Catlogo de Tubos Aletados, 2006. Disponvel

em: http://www.trocalor.com.br/pdf/tubos-aletados-rev4.pdf

Mattjie, C. A.; Ristof, R.; Miches, A., Projeto de um Trocador de Calor Para

Resfriamento de Fludo em um Circuito Hidrulico Utilizado na Agricultura de

Preciso, Faculdade Horonzontina, RS Brasil 2013.

Portal da Refrigerao, Histria da Refrigerao e Ar Condicionado, 2014.

Disponvel em: .

Lopes, M. A.; Tribes, A., Projeto e Simulao de Resfriadores Lquidos.

Disponvel em: < http://www.mecanica-poliusp.org.br/05pesq/cont/pdf/718.pdf>.

Macucua, D. F. F., Programa para Dimensionamento de Trocadores de

Calor. Disponvel em: < http://nhambiu.uem.mz/wp-

content/uploads/2011/05/ProjCursDonelia.pdf>.

MATTJIE, C. A.; RISTOF, R.; MICHELS, A.,Projeto de um Trocador de Calor

para Resfriamento de Fluido em um Circuito Hidrulico Utilizado na Agricultura de

Preciso.Horizontina/RS,outubro/2013. Disponvel em:

. Acesso

em: 01 dez. 2014.

ZIGMANTAS, Paulo Vitor de Matos. Simulao de sistemas de simples

estgios de refrigerao por compresso de vapor. 2006. 140 f. Dissertao

(Mestrado) Universidade Federal do Par, Centro Tecnolgico, Belm, 2006.

Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica.