MC Trocador 410-AQ-54 rev 0, Notas de estudo de Engenharia Naval

Baixe MC Trocador 410-AQ-54 rev 0 e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Naval, somente na Docsity! Votorantim Nº do documento Fortaleza de Minas XXXXXXX 0 TROCADOR DE CALOR Nº do documento Rev. XXXXXXX 0 TROCADOR DE CALOR 410-AQ-54 MEMÓRIA DE CALCULO - VERIFICAÇÃO DO TROCADOR DE CALOR O PRESENTE DOCUMENTO, E TODA INFORMAÇÃO A ELE PERTINENTE, É DE PROPRIEDADE DA VOTORANTIM E OU LHE É DISPONÍVEL SOB CONDIÇÃO EXPRESSA DE NÃO DIVULGAÇÃO E DE USO RESTRITO. O MESMO DEVERÁ SER MANTIDO CONFIDENCIAL E NÃO PODERÁ SER UTILIZADO SEM PRÉVIO CONSENTIMENTO POR ESCRITO DA VOTORANTIM METAIS, DEVENDO SER DEVOLVIDO QUANDO SOLICITADO. Revisão 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Revisão 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Folha nº REVISÃO DAS FOLHAS Folha nº REVISÃO DAS FOLHAS CAPA x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 x 6 x 7 x 8 x XXX XX Descrição das Revisões Data Fin. Proj. Verif. Aprov. Data 0 17/02/13 XX XX XX Emissão Inicial XX XX XX FINALIDADE DAS EMISSÕES ( 1 ) PARA APROVAÇÃO/COMENTÁRIOS ( 4 ) PARA INFORMAÇÃO ( 7 ) PARA DETALHAMENTO ( 2 ) PARA COTAÇÃO ( 5 ) PARA CONSTRUÇÃO ( 8 ) CONFORME COMPRADO ( 3 ) PARA COMPRA ( 6 ) COMO CONSTRUÍDO ( 9 ) CANCELADO Rev. Rev. MEMORIAL DE CÁLCULO CLIENTE EQUIPAMENTO Nº CLIENTE ELABORADO DATA VOTORANTIM TROCADOR DE CALOR Ricardo 2/18/2013 ASSUNTO N° XXXXXX: VERIFICADO DATA Gaspar 2/18/2013 FOLHA REVISÃO APROVADO DATA 2 0 Gaspar 2/18/2013 1) I N D I C E 1 INDICE 2 DADOS DE PROJETO 3 MATERIAIS 4 DIMENSIONAL 5 BALANÇO TÉRMICO 6 COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO DE CALOR DO LADO CASCO 7 COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO DE CALOR DO LADO TUBOS 8 COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSMISSÃO DE CALOR 9 SUPERFÍCIE REQUERIDA DO TROCADOR DE CALOR 10 TABELA CÁLCULO MECÂNICO - VERIFICAÇÃO DO TROCADOR DE CALOR 410-AQ-54 MEMORIAL DE CÁLCULO CLIENTE EQUIPAMENTO Nº CLIENTE ELABORADO DATA VOTORANTIM TROCADOR DE CALOR Ricardo 2/18/2013 ASSUNTO N° XXXXXX: VERIFICADO DATA Gaspar 2/18/2013 FOLHA REVISÃO APROVADO DATA 5 0 Gaspar 2/18/2013 5) BALANÇO TÉRMICO O primeiro balanço será feito com os dados fornecidos pelo cliente Temperatura de Entrada do Ar Frio ºC 65.0 Temperatura de Saída do Ar Frio ºC 510.0 Temperatura Média ºC 287.5 Calor Específico na Temperatura Média Kcal/kg º C 0.3 Vazão Mássica kg/h 44104.0 Calor Recebido pelo Ar Frio kca/h 4987938.1 Temperatura de Entrada do Ar Quente ºC 732.0 Temperatura de Saída do Ar Quente ºC 399.0 Temperatura Média ºC 565.5 Calor Específico na Temperatura Média Kcal/kg º C 0.3 Vazão Mássica kg/h 28000.0 Calor Cedido pelo Ar Quente kca/h 2498362.6 CONCLUSÃO : OS VALORES NÃO BATEM. CALOR CEDIDO = CALOR RECEBIDO Balanço Térmico Fixando a Temperatura de Saída da Corrente Fria em 510 ºC Temperatura de Entrada do Ar Frio ºC 65.0 Temperatura de Saída do Ar Frio ºC 510.0 Temperatura Média ºC 287.5 Calor Específico na Temperatura Média Kcal/kg º C 0.25403 Vazão Mássica kg/h 44104 Calor Recebido pelo Ar Frio kca/h 4,985,610.17 Temperatura de Entrada do Ar Quente ºC 732.0 Temperatura Estimada de Saída do Ar Quente ºC 45.0 Temperatura Média ºC 388.5 Calor Específico na Temperatura Média Kcal/kg º C 0.25917 Vazão Mássica kg/h 28000 Temperatura Calculada de Saída do Ar Quente ºC 44.97 CÁLCULO MECÂNICO - VERIFICAÇÃO DO TROCADOR DE CALOR 410-AQ-54 t1 t2 tm = ( t1 + t2 ) / 2 c1 M1 Q = M1 c1 (t2 - t1) T1 T2 Tm = ( T1 + T2 ) / 2 c2 M2 Q = M2 c2 (T1 - T2) t1 t2 tm = ( t1 + t2 ) / 2 c1 M1 Q = M1 c1 (t2 - t1) T1 T2 Tm = ( T1 + T2 ) / 2 c2 M2 T2 = T1 - Q / M2 c2 O calor específico é calculado na temperatura média. Estimamos a temperatura de saída, para termos a temperatura média, calculamos o valor da temperatura de saída e reiteramos até que os valores fiquem proximos ESTA É UMA CONDIÇÃO IMPOSSÍVEL DE ACONTECER. A TEMPERATURA DE SAÍDA DA CORRENTE MAIS QUENTE NÃO PODE FICAR ABAIXO DA TEMPERATURA DE ENTRADA DA CORRENTE MAIS FRIA EM UM TROCADOR DE CALOR O BALANÇO TÉRMICO SERÁ FEITO ESTIMANDO A TEMPERATURA DE SAÍDA DA CORRENTE MAIS QUENTE, CALCULANDO A TEMPERATURA DE SAÍDA DA CORRENTE MAIS FRIA E COM ESTES DADOS, CALCULAREMOS A SUPERFÍCIE DE TROCA DO TROCADOR DE CALOR. REITERAREMOS A ESTIMATIVA INICIAL ATÉ QUE A SUPERFÍCIE DO TROCADOR CHEGUE NO VALOR DO TROCADOR EXISTENTE MEMORIAL DE CÁLCULO CLIENTE EQUIPAMENTO Nº CLIENTE ELABORADO DATA VOTORANTIM TROCADOR DE CALOR Ricardo 2/18/2013 ASSUNTO N° XXXXXX: VERIFICADO DATA Gaspar 2/18/2013 FOLHA REVISÃO APROVADO DATA 6 0 Gaspar 2/18/2013 5) BALANÇO TÉRMICO Temperatura de Entrada do Ar Quente ºC 732.0 Temperatura Estimada de Saída do Ar Quente ºC 266.0 Temperatura Média ºC 499 Calor Específico na Temperatura Média Kcal/kg º C 0.26528 Vazão Mássica kg/h 28000 Calor Cedido pelo Ar Quente kca/h 3,461,324.29 Temperatura de Entrada do Ar Frio ºC 65.0 Temperatura Estimada de Saída do Ar Frio ºC 377.0 Temperatura Média ºC 221 Calor Específico na Temperatura Média Kcal/kg º C 0.25111 Vazão Mássica kg/h 44104 Temperatura Calculada de Saída do Ar Frio kca/h 377.53 6) COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO DE CALOR DO LADO CASCO - AR FRIO Diâmetro Interno do Casco mm D 1330.0 Diâmetro Externo dos Tubos mm do 38.1 Arranjo dos Tubos Triangular Passo dos Tubos mm 50.0 Distância Média entre Chicanas mm B 800 Espaço entre Tubos mm 11.9 Área de Fluxo do Lado Casco m² 0.253 Diâmetro Equivalente para Passo Triangular mm 33.75 Vazão Mássica Lado Casco Kg/h M 44104 Vazão Mássica por Unidade de Área kg/h m² G = M/A 174,164.40 Viscosidade na temperatura média kg / m s µ 2.6654E-05 Temperatura Média de Parede ºC tp = Tm - 25 474.0 Viscosidade na Temperatura média de Parede ºC µp 3.4980E-05 Número de Reynolds adimensional 61257.73 Condutividade Térmica na Temperatura Média kcal/h m ºC k 0.034334 Número de Prandtl adimensional 0.7414 Fator de Transferência de Calor adimensional Jh 148.0 kcal/h m² ºC 131.18 CÁLCULO MECÂNICO - VERIFICAÇÃO DO TROCADOR DE CALOR 410-AQ-54 T1 T2 Tm = ( T1 + T2 ) / 2 c2 M2 Q = M2 c2 (T1 - T2) t1 t2 tm = ( t1 + t2 ) / 2 c1 M1 Q = M1 c1 (t2 - t1) PT C = PT - do A = D C B / PT De =8 ( 0,43*PT ²-πdo²/8) / πdo Re = G De / µ Pr = µ c / k Coeficiente de Transmissão de Calor do Lado Casco ho = Jh Pr ¹/³ k/De (µ / µp ) ^0,14 MEMORIAL DE CÁLCULO CLIENTE EQUIPAMENTO Nº CLIENTE ELABORADO DATA VOTORANTIM TROCADOR DE CALOR Ricardo 2/18/2013 ASSUNTO N° XXXXXX: VERIFICADO DATA Gaspar 2/18/2013 FOLHA REVISÃO APROVADO DATA 7 0 Gaspar 2/18/2013 5) BALANÇO TÉRMICO 7) COEFICIENTE DE TRANSMISSÃO DE CALOR DO LADO TUBO - AR QUENTE Número de Tubos adimensional N 354.0 Espessura de Parede do Tubo mm t 1.65 Diâmetro Interno do Tubo mm di = do - 2 t 34.8 Área de Fluxo Lado Tubos m² A = N π di²/4 0.337 Vazão Mássica Kg/h M 28000 Vazão Mássica por Unidade de Área kg/h m² G = M/A 83,158.45 Viscosidade na temperatura média kg / m s µ 3.5740E-05 Número de Reynolds adimensional Re = G di / µ 22492.3 Condutividade Térmica na Temperatura Média kcal/h m ºc k 4.8254E-02 Número de Prandtl adimensional 0.7073 kcal/h m² ºC 86.39 Correção do Coeficiente para Diâmetro Externo kcal/ h m² ºC hi = h di / do 78.91 8) COEFICIENTE GLOBAL DE TRANSMISSÃO DE CALOR Coeficente Global de Transmissão de Calor kcal/ h m² ºC U = hi * ho / ( hi+ ho) 49.3 Coeficiente de Sujidade kcal/ h m² ºC Rd 0 Coeficiente Global de Projeto kcal/ h m² ºC U 49.3 Diferença Média de Temperatura ºC 270.74 9) SUPERFÍCIE REQUERIDA DO TROCADOR DE CALOR Área de Troca de Calor m² 259.5 CÁLCULO MECÂNICO - VERIFICAÇÃO DO TROCADOR DE CALOR 410-AQ-54 Pr = µ c / k Coeficiente de Transmissão de Calor Lado Tubo ( Correlação de Dittus-Boelter) h = 0,023 Re^0,8 Pr^1/3) k/di (µ/µp) ΔTm = (T1 - t2) - (T2 - t1) / LN Tm = (T1 - t2) - (T2 - t1) / LN (T1 - t2)/(T2 - t1) S = Q / U ΔTm TEMPERATURAVISCOSIDADE 20 1.86 40 1.95 499.00 60 2.05 80 2.14 100 2.23 14 120 2.32 14 15 140 2.4 15 400 160 2.48 400 500 180 2.56 500 3.34 200 2.64 0.0437 3.65 250 2.83 0.0483 3.6469 300 3.01 0.048254 350 3.18 400 3.34 500 3.65 474.00 600 3.94 800 4.47 1000 4.94 14 15 400 500 3.34 3.65 3.5694