Proposta de um protótipo do trocador de calor casco e tubo de uma unidade de refrigeração para aproveitamento energético.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Reis, Wellington de Castro Reis
Data de Publicação: 2020
Outros Autores: Santos, Gabriela Rosa de Freitas dos
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório do Centro Universitário Braz Cubas
Texto Completo: https://repositorio.cruzeirodosul.edu.br/handle/123456789/1530
Resumo: The role of engineering stands out regarding to the studies of alternative equipment to optimize energy use and that meets social demand in order to provide a good costbenefit, besides valuing sustainable energy in a creative and strategic way. This project aims to develop the analytical and experimental model from the dimensioning of the shell and tube type heat exchanger whose purpose is redirecting the spent energy by the condensing unit for heating water, replacing electric showers, and reducing the domestic electricity expenditure. Thus, based on equations and thermodynamic properties, the main factors for the efficiency of the heat exchanger were analyzed, such as the thermal resistance, the overall heat transfer coefficient, the convection coefficient, the operating pressure and the flow regime of the fluids, ignoring the encrustation factors and pressure drop. An experimental model (prototype) was proposed, which allowed the collection of temperature and pressure values to evaluate the performance coefficient. The main results were obtained, from the point of view of installation, a low cost system, with the reuse of low maintenance equipment and materials being carried out, and preserving the main characteristics of the original physical arrangement. There was a significant increase in the exchange of energy through an alternative source taking advantage of the compression of steam which allowed an adequate cooling of the environment and a heating of water, which can be used for several purposes.
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spelling Proposta de um protótipo do trocador de calor casco e tubo de uma unidade de refrigeração para aproveitamento energético.Casco e tubo,Condensadora,Protótipo.3.05.00.00-1 Engenharia MecânicaThe role of engineering stands out regarding to the studies of alternative equipment to optimize energy use and that meets social demand in order to provide a good costbenefit, besides valuing sustainable energy in a creative and strategic way. This project aims to develop the analytical and experimental model from the dimensioning of the shell and tube type heat exchanger whose purpose is redirecting the spent energy by the condensing unit for heating water, replacing electric showers, and reducing the domestic electricity expenditure. Thus, based on equations and thermodynamic properties, the main factors for the efficiency of the heat exchanger were analyzed, such as the thermal resistance, the overall heat transfer coefficient, the convection coefficient, the operating pressure and the flow regime of the fluids, ignoring the encrustation factors and pressure drop. An experimental model (prototype) was proposed, which allowed the collection of temperature and pressure values to evaluate the performance coefficient. The main results were obtained, from the point of view of installation, a low cost system, with the reuse of low maintenance equipment and materials being carried out, and preserving the main characteristics of the original physical arrangement. There was a significant increase in the exchange of energy through an alternative source taking advantage of the compression of steam which allowed an adequate cooling of the environment and a heating of water, which can be used for several purposes.O papel da engenharia destaca-se no que diz respeito ao estudo de equipamentos alternativos para a otimização do aproveitamento energético e que atendam a demanda social de forma a proporcionar um bom custo-benefício, além da valorização da energia sustentável de forma criativa e estratégica. Este trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo analítico e experimental a partir do dimensionamento do trocador de calor casco e tubo para redirecionar a energia desperdiçada pela unidade condensadora dos aparelhos de ar condicionado para aquecimento da água em substituição de chuveiros elétricos e redução do gasto de energia elétrica doméstica. Assim, com base em equacionamentos e em propriedades termodinâmicas, foram analisados os principais fatores para a eficiência do trocador de calor, tais como a resistência térmica, o coeficiente global de transferência de calor, o coeficiente de convecção, a pressão de operação e o regime de escoamento dos fluidos, sendo desprezados os fatores de incrustação e a perda de carga. Foi proposto um modelo experimental (protótipo), o qual permitiu coletar valores de temperatura e pressão para avaliação do coeficiente de desempenho. Como principais resultados foram obtidos, do ponto de vista da instalação, um sistema de baixo custo, sendo realizado o reaproveitamento de equipamentos e materiais de baixa manutenabilidade, e sendo preservadas as principais características do arranjo físico original. Foi verificado um significativo aumento na troca de energia por meio de uma fonte alternativa aproveitando a compressão de vapor, sem interferir no adequado resfriamento do ambiente e aquecendo água para diversas finalidades.Centro de ensino Unificado do Distrito FederalBrasilCoordenação do Curso de Engenharia MecânicaUDFLuciano, Tiago de Bortoli0527161690552124http://lattes.cnpq.br/0527161690552124Luciano, Tiago de Bortoli0527161690552124http://lattes.cnpq.br/0527161690552124Morales, Leonel Leonardo Delgado8692520410997222http://lattes.cnpq.br/8692520410997222Gomes, Thiago Ferreira7583553015090872http://lattes.cnpq.br/7583553015090872Reis, Wellington de Castro ReisSantos, Gabriela Rosa de Freitas dos2021-02-12T21:00:43Z2021-02-122021-02-12T21:00:43Z2020info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisapplication/pdfhttps://repositorio.cruzeirodosul.edu.br/handle/123456789/1530porAgência Nacional de Energia Elétrica. A sua conta de luz por sua conta. Brasília, 2001. Disponível em: http://www2.aneel.gov.br/biblioteca/downloads/livros/asuacontadeluz.pdf. Acesso em: 22 fev. 2020 às 21 h. AMATROL. Diagnóstico de Falhas em Processos Térmicos: PAA 3 Condensadores. 1 ed. 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Tubos de cobre sem costura para refrigeração e ar condicionado – Requisitos, NBR 7541. Rio de Janeiro, 2004. 11 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Vasos de pressão para refrigeração, NBR 13598. Rio de Janeiro, 2018. 22 p. BICCA, Gerson Balbueno. Modelagem hierárquica de trocadores de calor casco e tubos. 2006. 189 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre,2006. CALM, James M.; Domanski Piotr A. Substituição do R-22: Panorama atual (parte 1). Artigo técnico. Tradução Christian Hermes J. L. Santa Catarina: Joinville, 2004. CARDOSO, Pedro Henrique Gameiro. Projeto de trocador de calor casco e tubo para resfriamento de óleo resíduo. 107 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Rio de Janeiro, 2014. CARRIER. Slip Space: Instalação, operação e manutenção, série 42XQC. Manual. Canoas, 2009. 68 p. Disponível em: http://www.portaldoeletrodomestico.com.br/material-recebido/1/Carrier-split-IOM_-_Space_42_XQC_(256.08.693)_-D-_12.09.pdf. Acesso em 08 abril 2020 às 20 h. CECCO, Gabriel Mattedi. Avaliação do comportamento do coeficiente global de um trocador de calor tipo serpentina em função dos parâmetros operacionais. 2017. 75 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Espírito Santo, Espírito Santo, 2017. ÇENGEL, Yunus A.; GHAJAR, Afshin J. Transferência de calor e massa. 4 ed. Porto Alegre: AMGH Editora Ltda, 2012. ELETROBRAS. 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Santa Catarina: Joinville, 2004. CARDOSO, Pedro Henrique Gameiro. Projeto de trocador de calor casco e tubo para resfriamento de óleo resíduo. 107 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, Rio de Janeiro, 2014. CARRIER. Slip Space: Instalação, operação e manutenção, série 42XQC. Manual. Canoas, 2009. 68 p. Disponível em: http://www.portaldoeletrodomestico.com.br/material-recebido/1/Carrier-split-IOM_-_Space_42_XQC_(256.08.693)_-D-_12.09.pdf. Acesso em 08 abril 2020 às 20 h. CECCO, Gabriel Mattedi. Avaliação do comportamento do coeficiente global de um trocador de calor tipo serpentina em função dos parâmetros operacionais. 2017. 75 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Espírito Santo, Espírito Santo, 2017. ÇENGEL, Yunus A.; GHAJAR, Afshin J. Transferência de calor e massa. 4 ed. 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INCROPERA, Frank P.; DEWITT, David P.; BERGMAN, Theodore L.; LAVINE, Adrienne S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. 6 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. KOCH, Everton Gollnick; NETO, Osvaldo Sauer. Estudo sobre refrigerantes. 2009. 20 f. Trabalho (Graduação em Engenharia Mecânica) – Centro de Ciências Tecnológicas – Departamento de Engenharia Mecânica - Universidade do Estado de Santa Catarina, Joinville, 2009. MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE. Um novo desafio: o Programa Brasileiro para eliminação dos HCFCs – PBH. Disponível em: http://www.protocolodemontreal.org.br/eficiente/sites/protocolodemontreal.org.br/ptbr/site.php?secao=noticias&pub=150. Acesso em 08 mar. 2020 às 13 h. MORAN, Michael J.; SHAPIRO, Howard N.; BRUCE, R. Munson; DEWITT, P. David. Introdução à Engenharia de Sistemas Térmicos: Termodinâmica, Mecânica dos fluidos e Transferência de Calor. 1 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. NORMA REGULAMENTADORA. Caldeiras, vasos de pressão, tubulações e tanques metálicos de armazenamento. NR 13. Rio de Janeiro, 1978. 31 p. PETROBRAS. Projeto mecânico de trocador de calor casco e tubo. N-466. Rio de Janeiro, 2001. 22 p. STOECKER, Wilbert F.; JONES, Jerold W. Refrigeração e Ar Condicionado. 2 ed. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1985. TEMA. ASSOCIATION, TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS. Standards of the Tubular Exchanger Manufacturers Association, 9 ed. New York, 2007, 298 p. TOWLER, Gavin; SINNOTT, Ray. Chemical Engineering Design. Principles, Practice and Economics of Plant and Process Design. 2 ed. New York: Elsevier Ltd,2013. TROCALOR. Permutador de calor casco e tubos. Catálogo de informações técnicas, 2007. WYLEN, Gordon J. Van; SONNTAG, Richard E; BORGNAKKE, Claus; Fundamentos da termodinâmica clássica. 4 ed. São Paulo: Edgard Blucher Ltda, 1995. WIRZ, Dick. Refrigeração comercial para técnicos em ar-condicionado. Tradução da 2. ed norte americana. São Paulo: Cengage Learning, 2011. 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