1- Qual efeito a deposição tem sobre o coeficiente global de transferência de calor e, assim, no desempenho do trocador?
Passo 1
O enunciado pergunta qual o efeito que a deposição (incrustação ou fouling) provoca sobre o coeficiente global de transferência de calor (
) e, consequentemente, no desempenho de um trocador de calor. O conteúdo principal aqui é entender como a presença de uma camada de depósito adiciona uma resistência térmica extra ao caminho de transferência de calor.
Passo 2
Sem deposição, o coeficiente global
relaciona os coeficientes convectivos dos fluidos com as condutividades das paredes assim:
onde
e
são os coeficientes de convecção nos dois lados e
é a resistência da parede. Quando há deposição, introduzimos duas resistências de fouling,
e
, em série com as demais.
Passo 3
Com deposição, a expressão do inverso do coeficiente global passa a ser
Note que
e
são positivas e aumentam o valor total de
.
Passo 4
Como
, segue-se que
Isto significa que o coeficiente global diminui em presença de deposição.
Passo 5
O desempenho do trocador de calor é medido pela taxa de calor transferido,
onde
é a área de troca e
é a diferença de temperatura logarítmica média. Se
cai, então
também cai, reduzindo a eficiência térmica do equipamento.
Resposta
A deposição aumenta as resistências térmicas de fouling, o que faz cair o coeficiente global
e, consequentemente, reduz a taxa de transferência de calor
e o desempenho do trocador.