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Trocas Térmicas

Termodinâmica, Transmissão de Calor e Geração de Vapor
by

Marcelo Emmel

on 16 June 2015

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Transcript of Trocas Térmicas

Trocas Térmicas
Obrigado!
Prof. Me. Marcelo Guillaumon Emmel
Engenheiro Mecânico

marcelo.emmel@unoesc.edu.br
Transmissão de Calor
Geração de Vapor
Vapor é o gás formado quando a água passa do estado líquido para o gasoso.
Vapor seco x Vapor úmido
Vapor seco (ou saturado) perde energia formando pequenas gotinhas.
Vapor p/ aquecimento: Pressão positiva
Vapor condensa ao perder calor.

Pressões positivas e Temperatura>100°C
Vapor à vácuo para aquecimento
Aquecimento rápido e uniforme. Temperatura precisa.
Vapor para propulsão
Turbinas: altas temperatura e pressão (como 25MPa e 610°C)
Vapor como fluido motriz
Movimentação de líquidos e gases na tubulação.
Ejetores jatos: "puxam" vácuo em equipamento de processo.
Vapor para atomização
Separação mecânica de fluido.
Em queimadores: melhoram a combustão.
Vapor para limpeza
Exemplo: soprador de fuligem
Vapor para hidratação
Fornece energia e umidade ao processo.
Vapor para umidificação
Conforto no aquecimento de ambientes, repondo umidade.
Termodinâmica
Relaciona calor e trabalho com suas aplicações.
Geração do vapor
Calor quebra as pontes que ligam as moléculas
Tipos de vapor
Vapor saturado: vapor e água existem ao mesmo tempo. Permite fácil controle da temperatura. Bom aquecimento, por transferência de calor latente.

Vapor úmido: carrega moléculas de água não vaporizadas. Pode reduzir performance de processos.

Vapor superaquecido: aquecimento do vapor saturado. Tem menor densidade. Bastante usado para vapor motriz.
Compacta, densa e estável
É invisível, mas condensa trocando calor com atmosfera.
Vapor Saturado
Vapor Superaquecido
Enquanto superaquecido, não condensa em contato com a atmosfera.
Movimento de moléculas como gás e densidade como água
Água supercrítica
Vapor flash
Formado a partir do condensado de alta pressão. É formado com a redução da pressão.
evaporação flash
Geração de vapor flash
Em sistemas de retorno fechado, é gerado menos vapor flash.
Reutilização do vapor flash
Créditos
Imagens de fundo:
http://achronis.wordpress.com/tag/cfd/
http://www.ecs.umass.edu/mie/tcfd/
Termodinâmica: http://www.stefanelli.eng.br/
Transmissão de calor:
http://www.hk-phy.org/contextual/heat/hea/condu02_e.html
Geração de vapor: http://www.tlv.com/global/BR/steam-theory/what-is-steam.html

Temperatura
Microscopicamente: medida da energia cinética média dos átomos ou moléculas que constituem o sistema.

Quanto maior a temperatura, maior a agitação dos átomos.
Lei de Gay-Lussac
O volume de um gás é proporcional à temperatura.
* Pressão constante.
Pressão
É força por unidade de área.

Atua perpendicularmente às superfícies, independente de sua orientação.
Lei de Boyle-Mariotte
A pressão de um gás é inversamente proporcional ao volume.
* Temperatura constante
Sistema Termodinâmico
É uma certa porção de matéria, que pretendemos estudar, suficientemente extensa para poder ser descrita por parâmetros macroscópicos.
Estado de equilíbrio termodinâmico
Caracterizado por um valor :
* Uniforme (o mesmo por todo o sistema)
* Estacionário (não varia com o tempo)
das variáveis termodinâmicas.
Equilíbrio Térmico
Valor uniforme da temperatura
Equilíbrio Mecânico
Valor uniforme da pressão (no caso de gases)
Equilíbrio Químico
Valor uniforme das concentrações químicas
Processo Termodinâmico
Transformação de um estado de equilíbrio do sistema noutro estado de equilíbrio, por variação das propriedades termodinâmicas do sistema.
Gás ideal: Superfície PvT
Cada estado de equilíbrio é representado por um ponto na superfície PvT.

Cada ponto na superfície representa um estado de equilíbrio possível.
Processo Isotérmico
Diagrama PV ou de Clapeyron

Isotermas: em cada uma, a temperatura é constante
Processo Isocórico
Mesmo volume
Processo Isobárico
Pressão Constante
Primeira Lei da Termodinâmica
Lei de conservação da energia: diversas formas de energia ou trabalho podem ser convertidas umas nas outras.

Ao lado: ciclo de refrigeração.
Segunda Lei da Termodinâmica
O calor flui espontaneamente de um corpo quente para um corpo frio.

O inverso só ocorre com a realização de trabalho e nenhuma máquina térmica que opera em ciclos pode retirar calor de uma fonte e transforma-lo integralmente em trabalho.
Calor: energia em trânsito entre dois locais com temperaturas diferentes
Dependência do material
Metais: bons condutores
Plásticos: isolantes
Condutividade
Quanto maior, mais dificuldade à passagem de calor.
Convecção Natural
Origina-se por diferenças de densidades.
Ventilação Forçada
Maior transmissão de calor.
Depende da velocidade, tipo de fluido, geometria etc.
Radiação
Não necessita de meio material.

É transmitida por ondas eletromagnéticas.
Emissão e Absorção
Tipo de superfície define diferentes níveis de absorção e emissão de radiação.
Efeito Estufa
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