Questão 3
Com relação à etapa de linearização das curvas de entalpia versus temperatura, quando há o risco de perda de oportunidade de troca térmica?
Passo 1
Então, a questão pergunta sobre a etapa de “linearização” das curvas de entalpia (H) versus temperatura (T) e quer saber quando, nessa hora de aproximar uma curva que é meio torta, a gente pode perder oportunidade de troca térmica.
Conteúdo: integração de calor, entalpia vs temperatura, variação de , linearização em análise de trocadores de calor (Pinch Analysis).
O que vamos precisar:
Conteúdo: integração de calor, entalpia vs temperatura, variação de
O que vamos precisar:
- Entender que entalpia
é . - Saber que, se
variar muito com T (ou rolar mudança de fase), a curva fica curva mesmo e não reta. - Compreender que a gente costuma “pedaçar” essa curva em retas para simplificar cálculo e desenhar o diagrama de energia.
Passo 2
Teoria básica:
- Se
fosse constante, teríamos que é uma reta em versus . - Mas, na prática,
muda (e em mudanças de fase entalpia pula sem variar T). Então a curva real é e costuma ser “curvada”. - Para facilitar a análise de integração térmica (Pinch), a gente aproxime essa curva por vários segmentos retos (“linearização”). Cada segmento tem um
médio.
Passo 3
O pulo do gato:
- Se você usar poucos segmentos (ou assumir um
médio muito simples), a reta pode ficar “embaixo” da curva real em certos trechos, subestimando quanto calor pode ser trocado ali. - Em termos práticos, isso significa que na hora de casar trocas de calor (hot streams x cold streams), você vai achar menos “folga térmica” do que o real, e deixar de aproveitar calor que podia passar de um fluxo pro outro.
Passo 4
Quando isso acontece de verdade?
- Em fluidos cujo
varia bastante (ex: gases que mudam propriedade com T). - Em regiões de mudança de fase (vapor ↔ líquido), onde a entalpia salta. Se você lineariza sobre a fase, perde o salto.
- Em qualquer situação em que a curva de
vs tenha curvaturas fortes e você use poucos pedaços de reto para aproximar.
Resposta
O risco de perda de oportunidade de troca térmica surge quando a curva real de entalpia versus temperatura é fortemente não-linear (por variação significativa de
ou mudança de fase) e a gente a aproxima por poucos segmentos retos. Essa linearização grosseira subestima a entalpia trocável em certos intervalos e faz a análise de integração térmica “desperdiçar” calor que na prática poderia ser aproveitado.