PROJETO TECTER
O projeto TECTER tem como objetivos:
. Determinação do coeficiente externo de convecção
em tubos de calor aletados, com diversos tipos de aletas;
. Ensaio de pequenos equipamentos e modelos em escala para a
determinação do desempenho na troca de calor;
. Calibração de modelos numéricos para trocadores de calor;
. Ensaio de termossifões em circuito, abrangendo condições
de funcionamento em alta temperatura.
Para o ensaio de equipamentos em altas temperaturas, buscou-se a
concepção de uma bancada com correntes recirculantes, e
uma dosagem de renovação dos gases em cada trecho, como
é mostrada na Figura 1. No anel de gases quentes é
feita uma recirculação com injeção de
gases de um queimador, e descarte parcial. No lado da corrente fria,
da mesma forma é feita uma injeção de gases frios,
com descarte parcial.
Visando o controle das temperaturas, ambos os anéis
poderão operar de forma totalmente recirculante e totalmente
aberta. No anel recirculante de gases quentes, o ventilador fica a
montante da válvula de três vias, com a finalidade de
permitir que ele trabalhe em temperaturas menores. Colocá-lo a
jusante da válvula permitiria o escoamento de gases extremamente
quentes provindos do queimador, o que demandaria a
especificação de um ventilador para
operação em temperaturas extremamente altas. Trocadores
que trabalham com líquidos também poderão ser
ensaiados na mesma bancada.
No trocador de calor da aplicação-exemplo, foram adotados
tubos de calor simétricos, ou seja, com igual comprimento e igual
tipo de aletamento tanto no lado do condensador quanto no evaporador.
Também foram estipuladas vazões mássicas iguais tanto
no lado do ar quanto no lado dos gases. Para garantir uma
operação com fluxo de calor grande, também
estipulou-se uma temperatura de entrada dos gases quentes por volta de
500°C e temperatura de saída do ar por volta de 300°C.
Não se escolheu uma temperatura de entrada de gases maior do
que 500°C, para se evitar problemas com degradação
dos dutos de gases quentes por excesso de temperatura.
A Figura 2 mostra um diagrama da bancada, incluindo as
válvulas necessárias.
Neste diagrama, foram assinalados alguns pontos de
controle no duto de gases quentes (pontos hn), e alguns pontos no duto
de ar (pontos cn). Considerou-se a instalação de dampers
logo após os ventiladores para a regulagem de fluxo. Logo
após a geração de gases quentes no queimador,
considerou-se o uso de uma válvula de três vias dosadora,
que pode realizar o descarte parcial, nulo ou total dos gases quentes
gerados pelo queimador, por meio de uma chaminé. No lado da
circulação de ar, logo a montante da
aspiração do ventilador, também considerou-se o
uso de uma válvula de três vias dosadora, que permite ao
ventilador aspirar somente ar fresco, ar recirculado ou misturas
intermediárias. No caso do anel de gases quentes, o ventilador
está posicionado antes da válvula de três vias para
evitar-se sua sujeição a gases em alta temperatura, o que
encareceria o projeto.
Para permitir variações de arranjos geométricos
com um mesmo conjunto de tubos de calor, propôs-se o uso de uma
inovação: trata-se de um feixe segmentado em gomos de
placas metálicas, como é mostrado na Figura 3 e
na Figura 4. Desta forma, é possível desmontar
um feixe, (mesmo utilizando tubos de calor aletados dos dois lados)
e utilizar os mesmos tubos de calor em outros arranjos. Cada arranjo
proposto possuiria um conjunto de gomos específicos.
Como nas laterais da carcaça do equipamento estão instalados os trilhos para encaixe dos gomos dos espelhos, decidiu-se, por motivos estruturais, que a carcaça seria um túnel rígido com acesso somente pelas aberturas de entrada e saída.
A bancada aqui proposta pretende, além do ensaio com trocadores de calor de alta temperatura e com trocadores em circuito para alta temperatura, suprir a demanda de bancadas de ensaio para outros projetos da PETROBRAS, como o caso do desenvolvimento de trocadores de calor para torres secas, no projeto HIDRITER, ou mesmo no ensaio de coeficientes de troca de calor para pré-aquecedores de ar como os que estão sendo considerados para a RLAM. Portanto, o cuidado em deixá-la operante para um amplo espectro de vazões e temperaturas gerará economias nos projetos subsequentes com trocadores de calor dentro do laboratório.
