Orientador: Leonardo Goldstein Junior

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: Neste trabalho é feita uma comparação entre os métodos de KERN, TINKER e BELL para o cálculo termo-hidráulico de trocadores de calor casco e tubo, sem mudança de fase, sendo dada ênfase à discussão sobre a perda de carga e o coeficiente de película para o escoamento do lado do casco. Os...

Resumo: Neste trabalho é feita uma comparação entre os métodos de KERN, TINKER e BELL para o cálculo termo-hidráulico de trocadores de calor casco e tubo, sem mudança de fase, sendo dada ênfase à discussão sobre a perda de carga e o coeficiente de película para o escoamento do lado do casco. Os dados experimentais aplicados aos cálculos são de 12 trocadores testados e foram obtidos na literatura consultada, citados por BELL e TINKER. Os cálculos da comparação foram realizados em computador e os resultados listados em tabelas. Para facilitar a comparação, as razões entre os valores dos coeficientes de película calculado e experimental e as razões entre as perdas de carga calculada e experimental, foram colocadas na forma de gráficos, em função do número de REYNOLDS para cada método. Os resultados obtidos com os métodos de TINKER e BELL foram comparados com valores provenientes dos testes efetuados pelo Heat Transfer Research, Inc., HTRI uma instituição de pesquisa privada que não detalha seus trabalhos na literatura aberta. Ressalta-se, também, o fato de não se conhecer na literatura aberta nenhuma análise comparativa do método de KERN com outros métodos de cálculo e com valores experimentais. É feita ainda uma proposição de cálculo para o dimensionamento da área de troca de calor para o tipo de trocador acima citado, sendo apresentado um programa de computador, para a realização do cálculo. É analisado um exemplo de aplicação e seus resultados são comentados. O trabalho é apresentado de maneira didática, trazendo as sequências de cálculo da troca de calor e perda de carga pelos métodos de KERN, TINKER e BELL bem como do dimensionamento i da área de troca de calor para trocadores de calor casco e tubo, sem mudança de fase.

Abstract: A comparison of KERN, TINKER and BELL's methods is relative to the thermal-hydraulic calculation of shell and heat exchangers without phase change, emphasis being given to the discussion about the pressure loss and the heat transfer coefficient for the shell side flow. The experimental...

Abstract: A comparison of KERN, TINKER and BELL's methods is relative to the thermal-hydraulic calculation of shell and heat exchangers without phase change, emphasis being given to the discussion about the pressure loss and the heat transfer coefficient for the shell side flow. The experimental results used are from 12 tested exchangers and were obtained in the literature; from the work by BELL and TINKER. The calculations were done by computer and the results were listed in tables. In order to facilitate the comparison, the ratio of the calculated and the experimental values of the heat transfer coefficients and of the calculated and experimental values of the pressure losses were ploted in figures, as a function of the REYNOLDS number, for each method. The results obtained with TINKER and BELL's methods were compared with tests done by the Heat Transfer Research, Inc., HTRI, a private research institution that usually doesn't publish results in the open literature. It is worthwhile mentioning that it was not found in the literature a comparison of KERN's method with other design methods or experimental results. It was also prepared a proposition for the design of the heat exchange surface for the kind of exchanger above mentioned. A computer program is presented and one example is analised, the results being commented. This work is purposefully presented in a didatic way, showing all the calculation steps for the heat transfer and pressure 10s5 by KERN, TINKER and BELL's methods, also detailing the design steps for the heat exchange surface area required for shell and tube heat exchangers, without phase change.