2- Qual é a característica principal que distingue um trocador de calor compacto? Cite aplicações.

Passo 1

O enunciado pergunta qual é a característica principal que distingue um trocador de calor compacto e pede para citar aplicações. O conteúdo aqui é a definição de “compacto” em trocadores de calor, que se baseia na densidade de área de troca térmica (área por volume).

Passo 2

Um trocador de calor é um equipamento projetado para transferir calor entre dois fluidos a temperaturas diferentes, sem que eles se misturem. A classificação “compacto” não depende do tamanho físico absoluto, mas sim da quantidade de área de troca térmica que se consegue em um dado volume de equipamento.

Passo 3

A característica principal de um trocador de calor compacto é a elevada densidade de área superficial, dada por
\frac{A}{V}\ge700\\ \mathrm{m^{2}/m^{3}},
onde A é a área de troca térmica total e V é o volume ocupado pelo trocador. Valores típicos ficam entre 700 e 2000\\ \mathrm{m^{2}/m^{3}}.

Passo 4

Essa alta densidade de área é obtida com passagens estreitas (pequeno diâmetro hidráulico) e superfícies ampliadas (aletas, microcanais, geometrias finas), o que resulta em:
  • coeficientes de transferência de calor elevados;
  • baixos volumes e peso reduzido;
  • maior queda de pressão, que deve ser balanceada pelo projeto;
  • uso de materiais e técnicas de fabricação específicas (ex.: laminação, usinagem de microcanais, soldagem a difusão).

Passo 5

Algumas aplicações típicas de trocadores de calor compactos:
  • no setor automotivo: radiadores, condensadores de ar-condicionado e intercoolers;
  • em HVAC e refrigeração industrial: condensadores, evaporadores e recuperadores de calor de gases;
  • em eletrônica de potência e CPUs: dissipadores de calor com microcanais e heat pipes;
  • na indústria aeroespacial e aviação: trocadores de ar de cabine, sistemas de pressurização e resfriamento de turbinas;
  • em processos químicos e petroquímicos: recuperadores de calor de gases de exaustão e resfriadores de corrente de gás;
  • em células a combustível e sistemas criogênicos: stacks com microcanais para gerenciamento térmico.

Resposta

A característica principal de um trocador de calor compacto é a sua alta densidade de área de troca térmica \tfrac{A}{V}\ge700\\ \mathrm{m^{2}/m^{3}}, obtida por geometrias com canais estreitos e superfícies aumentadas. Algumas aplicações incluem radiadores e intercoolers automotivos, condensadores e evaporadores em HVAC, dissipadores de eletrônica de potência, trocadores de ar em aviação, recuperadores de calor industriais e gestores térmicos em células a combustível.

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