Explique o significado dos termos:
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 A, coeficiente global de transferência U e diferença de temperatura média logarítmica \Delta T_{\text{lm}}. A taxa de calor transferido é dada pela equação
Q = U\,A\,\Delta T_{\text{lm}}.

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 A, U e \Delta T_{\text{lm}} segundo Q = U A \Delta T_{\text{lm}}. Eles aparecem em usinas, ar-condicionado, indústria química, alimentícia, entre outras.

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