Análise térmica de uma calha de resfriamento de mangueiras via metodologia de trocadores de calor

Abstract

O trabalho tem como finalidade a análise térmica de uma máquina industrial de resfriamento de mangueiras denominada calha de resfriamento. A grande escala da produção de mangueiras e o alto consumo energético envolvido para a sua fabricação foram fatores determinantes para o desenvolvimento do estudo. Propõe-se, através de uma analogia com os trocadores de calor, a caracterização do equipamento pelo coeficiente global de transferência de calor e também a verificação da eficiência térmica do equipamento. Os objetivos foram alcançados com uma metodologia que se baseia em considerações de regime permanente e escoamento contracorrente para a máquina, medições térmicas, análise de incertezas e a resolução das equações governantes do problema, em que se utiliza o software IHT para a solução dos sistemas de equações. Obtiveram-se resultados como a relação linear entre a velocidade de passagem da mangueira pelo sistema e o coeficiente global - 427,80 W/m2K em regime de trabalho de 45 m/min -, a influência dos modos de ebulição sobre o processo de resfriamento e a sua predominância, além da avaliação da capacidade frigorífica da máquina e o projeto de sustentabilidade - confere uma economia de aproximadamente 2628 quilowatts, que representam aproximadamente quartorze mil reais por ano - para a fabricação do produto.

The purpose of this work is the thermal analysis of an industrial hose cooling machine called the cooling chute. The large scale of hose production and the high energy consumption involved in its manufacture were determining factors for the development of the study. It is proposed, through an analogy with the heat exchangers, the characterization of the equipment by the global heat transfer coefficient and also the verification of the thermal efficiency of the equipment. The objectives were achieved with a methodology that is based on considerations of permanent regime and countercurrent flow to the machine, thermal measurements, analysis of uncertainties and the resolution of the governing equations of the problem, in which the IHT software is used for the solution of the systems. equations. Results were obtained such as the linear relationship between the speed of passage of the hose through the system and the overall coefficient - 427.80 W / m2K at a working rate of 45 m / min -, the influence of the boiling modes on the cooling process and its predominance, in addition to the assessment of the machine's refrigeration capacity and the sustainability project - provides savings of approximately 2628 kilowatts, which represent approximately fourteen thousand reais per year - for the manufacture of the product.