Explique o significado dos termos:
trocadores de calor
trocadores de calor
Passo 1
O enunciado pede para explicar o que são “trocadores de calor”. Esse tema faz parte de transferência de calor em cursos de engenharia. Para resolver, vamos: apresentar o conceito básico, indicar como funcionam, mostrar tipos principais e citar aplicações típicas.
Passo 2
Um trocador de calor é um equipamento em que dois fluidos a temperaturas diferentes trocam calor entre si sem se misturarem. A transferência de energia térmica ocorre por condução através de uma parede ou superfície de troca e por convecção entre o fluido e essa superfície.
Passo 3
Para entender melhor, vejamos as classificações mais comuns:
- Arranjo de escoamento:
• Contraxadifluxo (os fluidos correm em sentidos opostos, maximizando o gradiente de temperatura).
• Fluxo paralelo (ambos seguem no mesmo sentido, com menor eficiência térmica).
• Fluxo cruzado (um cruza o outro perpendicularmente). - Construção física:
• Casco e tubo (um fluido circula em tubos internos e o outro envolve esses tubos).
• Placas (vários discos paralelos alternam o caminho dos fluidos, com grande área específica).
• Aletas (superfícies estendidas para aumentar área de troca quando um fluido está no estado gasoso).
Passo 4
Do ponto de vista de dimensionamento, os trocadores de calor são caracterizados por parâmetros como área de troca
, coeficiente global de transferência
e diferença de temperatura média logarítmica
. A taxa de calor transferido é dada pela equação
Passo 5
Esses equipamentos são onipresentes em:
- Usinas de geração de energia (aquecimento de água e condensação de vapor).
- Sistemas de ar-condicionado e refrigeração (evaporadores e condensadores).
- Processos químicos e petroquímicos (resfriamento de reatores, aquecimento de correntes).
- Indústria alimentícia (pasteurizadores, trocadores de placas para preservação de sabores).
Resposta
Trocadores de calor são dispositivos que permitem a troca de energia térmica entre dois fluidos sem mistura, utilizando superfícies de contato e convecção. Classificam-se por arranjo de escoamento (contrafluxo, paralelo, cruzado) e tipo de construção (casco-tubo, placas, aletas), e são dimensionados pelos parâmetros
,
e
segundo
. Eles aparecem em usinas, ar-condicionado, indústria química, alimentícia, entre outras.