Aula Prática Fenômenos de Transporte

Aula Prática Fenômenos de Transporte

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Unidade: U1_ESTÁTICA E CINEMÁTICA DOS FUIDOS

U2_EQUAÇÃO DA ENERGIA E ESCOAMENTO INTERNO

U3_INTRODUÇÃO À TRANSFERÊNCIA DE CALOR

A2_INTRODUÇÃO À CONVECÇÃO

U3_INTRODUÇÃO À TRANSFERÊNCIA DE CALOR

A3_INTRODUÇÃO À RADIAÇÃO E TROCADORES DE CALOR

ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: FENÔMENOS DE TRANSPORTE
Unidade: U1_ESTÁTICA E CINEMÁTICA DOS FUIDOS
Aula: A3_CINEMÁTICA DOS FLUIDOS
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Verificar o comportamento da água em uma tubulação, identificando os tipos de
escoamento.
– Calcular o valor do número de Reynolds para uma tubulação.
– Relacionar o comportamento do fluido com o número de Reynolds calculado.
SOLUÇÃO DIGITAL: Algetec
ALGETEC – Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online de simuladores de laboratórios virtuais
que encena o ambiente real e proporciona ao aluno a execução de experimentos sem sair de
casa, replicando a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico tradicional.
O experimento será: Experimento de Reynolds – ID 762.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
EXPERIMENTO DE REYNOLDS
Atividade proposta: Analisar o comportamento de um fluido em uma tubulação para identificar
os três tipos de escoamento.
Procedimentos para a realização da atividade:
O número de Reynolds é muito utilizado para cálculos na mecânica dos fluidos tanto para líquidos
quanto para gases. Quando falamos de líquidos em uma tubulação, estamos interessados em
dimensionar a tubulação na qual ele irá passar e a bomba que será utilizada para bombear o
líquido. Para dimensionar corretamente essa tubulação e a bomba, devemos levar em
consideração a diminuição da pressão que existirá no sistema devido à dificuldade do líquido em
passar pela tubulação. Essa dificuldade é função do número de Reynolds.
Como forma de melhor compreender esses conceitos, a atividade prática será realizada em uma
versão virtual da bancada didática de mecânica dos fluidos e bombas. Para isso, é necessário o
uso da bomba centrífuga, válvulas, mangueira, funil de separação, pipeta, cronômetro e
tubulações de PVC.
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Para realizar o experimento, em seu AVA, busque o experimento “Experimento de Reynolds”, e
clique sobre ele. Irá abrir a página inicial do simulador, contendo o menu das atividades. Clique
na opção “Experimento”, à esquerda, e acesse o laboratório virtual. Para aprofundar seus
conhecimentos sobre o tema, acesse as demais opções contidas no menu.
Ao clicar em “Experimento”, uma tela como a mostrada abaixo irá abrir. Para iniciar o experimento,
clique sobre a imagem.
Assim, a página inicial do experimento irá abrir.
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→ Habilitar as bombas:
Visualize o painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera “Painel Elétrico”
localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela.
Habilite as bombas 1 e 2 no painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o
botão “Habilitar bomba 1” e sobre o botão “Habilitar bomba 2”.
Ligue o painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse no botão “LIGA”.
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→ Encher o reservatório:
Habilite a janela de popup do potenciômetro clicando com o botão direito do mouse sobre o botão
indicado.
Varie a vazão clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o local indicado e arraste para a
direita.
Público6
Feche a janela de popup clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o local indicado.
Visualize o reservatório de acrílico clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera
“Reservatório de acrílico”.
Feche a válvula de esfera 13 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela.
Aguarde o preenchimento do reservatório.
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Observe que a bancada será desligada assim que o nível de água no reservatório atingir o valor
máximo. Nesse momento, feche a válvula 12 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre
ela.
→ Medir a vazão e observar o regime de escoamento:
Habilite a janela popup do reservatório de acrílico clicando com o botão direito do mouse sobre
ele.
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Observe o volume de água no reservatório.
Habilite o cronômetro clicando com o botão esquerdo do mouse sobre a aba do menu cronômetro.
Visualize o painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome
“Painel Elétrico”.
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e
Habilite a janela popup da válvula 15 clicando com o botão direito do mouse sobre ela.
Visualize o tubo de Reynolds clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera “Tubo de
Reynolds”.
Ajuste a válvula gaveta 14 para a posição desejada clicando com o botão direito ou esquerdo
mouse, de acordo com a porcentagem de abertura escolhida.
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Ajuste a válvula 15 para a posição desejada clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o
local indicado e arraste para a direita.
Verifique a cota inicial do tanque e ative o cronômetro.
Observe o comportamento do escoamento (água + corante) e aguarde até que o nível da água
varie de 30 a 50 mm.
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Registre as informações obtidas.
Desligue o cronômetro e feche as válvulas clicando com o botão esquerdo do mouse sobre os
locais indicados. No caso da válvula 15, feche clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o
local indicado e arraste para a esquerda.
Público12
→ Observar um novo regime de escoamento:
Repita os procedimentos anteriores, enchendo o tanque, e escolhendo outra porcentagem de
trabalho para a válvula 14.
Avaliando os resultados:
Para responder os questionamentos abaixo considere as seguintes medidas para o reservatório
de acrílico: comprimento de 400 mm, largura de 320 mm, altura de 474 mm e o diâmetro interno
no tubo de Reynolds D = 44 mm.
1. A partir dos dados obtidos no laboratório, considerando a passagem de tempo e alteração do
nível da água, determine a vazão do sistema para a porcentagem utilizada na válvula de
escoamento do tubo de Reynolds. Registre as informações em uma tabela semelhante à
apresentada abaixo.
Porcentagem
de trabalho na
válvula 14
Tempo Volume inicial Volume final Vazão
2. Com base nos dados obtidos durante a etapa de medindo a vazão, calcule o número de
Reynolds e, a partir disso, classifique o regime de escoamento.
Público13
Porcentagem
de trabalho na
válvula 14
Vazão Velocidade Re
Regime de
escoemanto
3. Considerando as informações obtidas durante a etapa de observação do regime de
escoamento, qual o regime de escoamento encontrado?
Porcentagem
de trabalho na
válvula 14
Regime de
escoemanto
Checklist:
✓ Acessar o simulador “Experimento de Reynolds”;
✓ Habilitar as bombas;
✓ Encher o reservatório;
✓ Medir a vazão e observar o regime de escoamento;
✓ Observar o novo regime de escoamento;
✓ Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível compreender o que é o experimento de Reynolds e
distinguir os regimes de escoamento.
Público
FENÔMENOS DE
TRANSPORTE
Roteiro
Aula Prática
Público2
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: FENÔMENOS DE TRANSPORTE
Unidade: U2_EQUAÇÃO DA ENERGIA E ESCOAMENTO INTERNO
Aula: A3_PERDA DE CARGA EM UM ESCOAMENTO INTERNO
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Verificar a relação de dependência entre a perda de carga e a vazão;
– Determinar o número de Reynolds para cada caso estudado e sua implicação na análise
dos dados, bem como o tipo de escoamento (laminar, de transição, ou turbulento);
– Utilizar a equação da continuidade para determinar a velocidade de escoamento de um
determinado fluido;
– Analisar como o material utilizado na fabricação dos condutos influencia na queda de
pressão de um fluido em movimento.
SOLUÇÃO DIGITAL: Algetec
ALGETEC – Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online de simuladores de laboratórios virtuais
que encena o ambiente real e proporciona ao aluno a execução de experimentos sem sair de
casa, replicando a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico tradicional.
O experimento será: Perda de Carga Distribuída – ID 108.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
PERDA DE CARGA DISTRIBUÍDA
Atividade proposta: Analisar o comportamento do escoamento da água em tubulações de
diferentes diâmetros e materiais, medindo a perda de carga.
Procedimentos para a realização da atividade:
O estudo da perda de carga no escoamento em tubulações é de fundamental importância, tanto
em aplicações residenciais e da construção civil, como na indústria em geral. O projeto de
sistemas de bombeamento de água, controle de processos industriais, sistemas de filtração,
estações de tratamento de esgoto, entre outros, tem grande dependência dos conceitos aqui
apresentados e aplicados no equipamento didático. Quando se deseja determinar, numa
instalação hidrossanitária residencial, o diâmetro das tubulações que serão utilizadas e em que
nível ficará instalada a caixa d’água, recorre-se ao cálculo da perda de carga no escoamento dos
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fluidos para determinar se a pressão nos pontos de utilização (pia, chuveiro, vaso sanitário, etc)
é suficiente para cada diâmetro de conduto considerado. Na indústria, quando se deseja
determinar a altura manométrica (pressão de descarga) e vazão de uma bomba que será utilizada
num processo, analisa-se o comprimento que a linha terá e os acessórios que serão utilizados
(válvulas, joelhos, filtros, etc) para assim escolher o modelo adequado, baseando-se na perda de
carga causada pelos componentes do sistema. Além dessas, existem inúmeras outras aplicações
na engenharia aos conceitos aqui citados.
Para realizar o experimento, em seu AVA, busque o experimento “Perda de Carga Distribuída”, e
clique sobre ele. Irá abrir a página inicial do simulador, contendo o menu das atividades. Clique
na opção “Experimento”, à esquerda, e acesse o laboratório virtual. Para aprofundar seus
conhecimentos sobre o tema, acesse as demais opções contidas no menu.
Ao clicar em “Experimento”, uma tela como a mostrada abaixo irá abrir. Para iniciar o experimento,
clique sobre a imagem.
Assim, a página inicial do experimento irá abrir.
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Durante a realização do laboratório virtual, estarão disponíveis na tela algumas opções de atalhos
para auxiliar no experimento. Inicialmente, explore o menu de visualização clicando com o botão
esquerdo do mouse sobre cada câmera. A visualização será alterada. Note que atalhos também
são disponibilizados para facilitar a transição de uma câmera para outra.
No canto superior direito da tela está o botão da engrenagem que representa o menu de opções,
onde a prática pode ser reiniciada. Já o botão com o caderno fornece o esquemático da bancada
didática, onde podem ser visualizados todos os acessórios a serem ensaiados e dispositivos
auxiliares. Clique com o botão esquerdo do mouse sobre cada opção para visualizar. Para facilitar
na realização dos experimentos, janelas de pop-up podem ser acessadas no rotâmetro (medidor
de vazão) e no manômetro em U (medidor diferencial de pressão). Para acessá-las, basta clicar
com o botão direito do mouse sobre os dispositivos e as janelas serão abertas.
Público5
Visualize as bombas clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera “Bombas” localizada
dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela.
Feche a válvula de esfera B1 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela.
Público6
Visualize as válvulas clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera “Frontal livre”
localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela.
Feche as válvulas de esfera V04, V05, V06, V07, V08 e V09 clicando com o botão esquerdo do
mouse sobre elas. É possível utilizar o scroll do mouse para dar zoom.
Habilite a janela popup do “Manômetro em “U” clicando com o botão direito do mouse sobre ele.
Público7
Realize a conexão do tubo que será utilizado no experimento clicando com o botão esquerdo do
mouse sobre ele.
Selecione o Manômetro em “U” clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ele para realizar
a conexão.
Público8
Visualize o painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o
nome “Painel Elétrico”.
Habilite a bomba 2 clicando com o botão esquerdo do mouse sobre ela.
Público9
Habilite a janela de popup do potenciômetro clicando com o botão direito do mouse sobre o botão
indicado.
Varie a vazão clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o local indicado e arraste para
a direita.
Público10
Feche a janela de popup clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o local indicado.
Ligue o painel elétrico clicando com o botão esquerdo do mouse no botão “LIGA”.
Público11
Habilite a janela de popup do rotâmetro e do manômetro clicando com o botão direito do mouse
sobre o botão indicado.
Varie a vazão alterando o posicionamento do potenciômetro clicando com o botão esquerdo do
mouse sobre ele. Observe as alterações no rotâmetro e no manômetro em U. Repita esse
procedimento algumas vezes.
Público12
Repita todo procedimento com a tubulação de PVC 25 mm, observe o resultado e execute o
mesmo procedimento com as outras linhas.
Desabilite a bomba 2, desligue o sistema, desconecte as mangueiras e retorne as válvulas para
a sua posição inicial para finalizar a prática.
Avaliando os resultados:
1. Qual foi a dependência observada entre a perda de carga, a vazão do fluido no sistema e o
diâmetro da tubulação, mantendo as outras variáveis constantes?
2. Para uma mesma vazão, analisando o comportamento da queda de pressão entre os pontos
de medição, qual das 4 linhas de perda de carga distribuída apresentou a maior queda?
3. No projeto da linha de sucção de uma bomba centrífuga, semelhante à existente na bancada
didática, deseja-se que a tubulação cause a menor perda de carga possível. Estão disponíveis
tubulações de cobre, PVC e acrílico, de diâmetro interno 21 mm, 21.7 mm e 26.5 mm, e
comprimento 1 m, 1.5 m e 2 m. Qual das combinações a seguir melhor atende às condições
dispostas?
Checklist:
✓ Habilitar as bombas;
✓ Posicionar as válvulas das linhas;
✓ Conectar as mangueiras;
✓ Ligar a bomba;
✓ Variar a vazão;
✓ Avaliar os resultados.
Público13
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível realizar o estudo da perda de carga distribuída em
tubulações.
Público
FENÔMENOS DE
TRANSPORTE
Roteiro
Aula Prática
Público2
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: FENÔMENOS DE TRANSPORTE
Unidade: U3_INTRODUÇÃO À TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Aula: A2_INTRODUÇÃO À CONVECÇÃO
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Analisar os principais parâmetros, como temperatura e velocidade do ar, que influenciam
a transferência de calor por convecção;
– Estimar valores de parâmetros adimensionais que estão relacionados ao processo de
convecção;
– Calcular o coeficiente convectivo de transferência de calor.
SOLUÇÃO DIGITAL: Algetec
ALGETEC – Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online de simuladores de laboratórios virtuais
que encena o ambiente real e proporciona ao aluno a execução de experimentos sem sair de
casa, replicando a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico tradicional.
O experimento será: Experimentos de Convecção – ID 185.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
EXPERIMENTOS DE CONVECÇÃO
Atividade proposta: Investigar o processo de convecção, obtendo os valores necessários para
análise do fenômeno observado.
Procedimentos para a realização da atividade:
A convecção é o mecanismo de transferência de calor entre uma superfície sólida e um fluido, ou
gás adjacente, envolvendo os efeitos combinados de condução e de movimento do fluido.
Quando falamos em aquecimento ou refrigeração, a convecção térmica estará presente sempre
que houver um fluido com um gradiente de temperatura em diferentes pontos. Por isso, para
compreender melhor o fenômeno relacionado na convecção térmica e aprimorar técnicas e
conhecimentos teóricos, é necessário um estudo aprofundado. A convecção está presente em
diversas situações cotidianas como no uso do ventilador, no aquecimento de água no fogão ou
no resfriamento dos motores dos automóveis, por exemplo. No ambiente industrial, esses
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conceitos são extremamente importantes no projeto e uso de equipamentos como torres de
resfriamento, caldeiras e trocadores de calor.
Para realizar o experimento proposto, em seu AVA, busque o experimento “Experimentos de
convecção”, e clique sobre ele. Irá abrir a página inicial do simulador, contendo o menu das
atividades. Clique na opção “Experimento”, à esquerda, e acesse o laboratório virtual. Para
aprofundar seus conhecimentos sobre o tema, acesse as demais opções contidas no menu.
Ao clicar em “Experimento”, uma tela como a mostrada abaixo irá abrir. Para iniciar o experimento,
clique sobre a imagem.
Assim, a página inicial do experimento irá abrir.
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Na primeira tela do experimento, você verá diferentes opções importantes ilustradas na Figura 1.
O que cada opção faz:
A. Aqui estão atalhos para diferentes partes do experimento. Por exemplo, você pode
pressionar Alt+1 para ver uma visão geral, Alt+2 para o túnel de convecção, Alt+3 para o
computador, Alt+4 para a mesa, e Alt+5 para as unidades de coleta de dados;
B. O cartucho cilindro aquecedor de 100 W, que é a parte principal do experimento;
C. O wattímetro está que mede potência fornecida durante o experimento;
D. O anemômetro com sensor de temperatura está nesta parte debaixo. Ele ajuda a medir a
velocidade do ar e a temperatura;
E. Tunel de ar com seção transversal de 90 x 100 mm
F. Se você clicar aqui, poderá ver todos os esquemas do experimento para entender melhor
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como tudo funciona;
G. Este é um bloco de anotações onde você pode fazer suas próprias notas e observações;
H. Esta faixa de opções permite reiniciar ou voltar ao experimento, caso precise recomeçar;
I. Aqui, você verá um esquema do experimento com tabelas e equações para ajudar na
compreensão;
J. O cooler para exaustão do tunel de ar;
K. Por fim, esta parte mostra o esquema do perfil de velocidade do fluido, o que é importante
para entender como o ar se move no experimento.
Agora, para iniciar o experimento, suspenda a trava do suporte do aquecedor clicando com o
botão direito do mouse sobre a trava e selecionando a opção “Suspender trava”.
Acople o aquecedor no túnel de convecção clicando com o botão direito do mouse sobre o
aquecedor e selecionando a opção “Acoplar aquecedor”.
Abaixe a trava do suporte do aquecedor clicando com o botão direito do mouse sobre a trava e
selecionando a opção “Abaixar trava”.
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Conecte o sensor de temperatura 1 clicando com o botão direito do mouse sobre o sistema de
aquisição de dados e selecionando a opção “T1”.
Conecte o sensor de temperatura 2 clicando com o botão direito do mouse sobre o sistema de
aquisição de dados e selecionando a opção “T2”.
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Conecte o sensor clicando com o botão direito do mouse sobre o aquecedor e selecionando a
opção “Conectar sensor”.
Conecte o exaustor clicando com o botão direito do mouse sobre o aquecedor e selecionando a
opção “Conectar exaustor”.
Visualize o computador clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome
“Computador” localizada dentro do painel de visualização no canto superior esquerdo da tela. Se
preferir, também pode ser utilizado o atalho do teclado “Alt+3”.
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Inicie a aquisição de dados clicando com o botão esquerdo do mouse sobre o botão “Iniciar
aquisição” na tela do computador.
Perceba que irá surgir na tela do computador um gráfico das temperaturas 1 (linha azul) e 2 (linha
vermelha) em função do tempo.
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Varie a potência (em %) do aquecedor e do exaustor clicando com o botão esquerdo do mouse
sobre o slider que controla cada sensor e arrastando o mouse verticalmente.
Verifique como os outros parâmetros do sistema variam de acordo com a alteração na potência
do aquecedor e do exaustor, observando o comportamento do gráfico.
Obs. Para guardar as informações que foram registradas durante o experimento, basta só clicar
em “Salvar Datalog”. Isso criará um arquivo chamado “_LogFile.txt” que você pode abrir usando
o Bloco de Notas do Windows para examinar os dados que foram coletados.
Avaliando os resultados:
1. Qual foi o comportamento das temperaturas 1 e 2 ao variar a potência do aquecedor e do
exaustor?
Checklist:
✓ Analisar o cenário em que o experimento irá ocorrer;
✓ Acoplar o aquecedor;
✓ Conectar os sensores;
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✓ Variar os parâmetros;
✓ Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível compreender o processo de transferência de calor
por convecção, realizando o cálculo dos parâmetros necessários para sua análise.
Público
FENÔMENOS DE
TRANSPORTE
Roteiro
Aula Prática
Público2
ROTEIRO DE AULA PRÁTICA
NOME DA DISCIPLINA: FENÔMENOS DE TRANSPORTE
Unidade: U3_INTRODUÇÃO À TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Aula: A3_INTRODUÇÃO À RADIAÇÃO E TROCADORES DE CALOR
OBJETIVOS
Definição dos objetivos da aula prática:
– Compreender o funcionamento de um trocador de calor;
– Verificar qual tipo de trocador de calor possui melhor eficiência térmica;
– Avaliar a influência do tipo de escoamento na transferência de calor;
– Analisar a influência da vazão na transferência de calor;
– Avaliar a influência do tipo de escoamento na transferência de calor.
SOLUÇÃO DIGITAL: Algetec
ALGETEC – Laboratórios Virtuais é uma ferramenta online de simuladores de laboratórios virtuais
que encena o ambiente real e proporciona ao aluno a execução de experimentos sem sair de
casa, replicando a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico tradicional.
O experimento será: Experimentos em Trocadores de Calor – ID 188.
PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES
Procedimento/Atividade nº 1
EXPERIMENTOS EM TROCADORES DE CALOR
Atividade proposta: Compreender o funcionamento dos trocadores de calor do tipo: trocador de
placas, trocador de tubos concêntricos e o trocador de casco-tubos.
Procedimentos para a realização da atividade:
Trocadores de calor são equipamentos amplamente utilizados em ambientes domésticos, como
em geladeiras, equipamentos de ar-condicionado e caldeiras para aquecimento de ambientes.
Na indústria, estão presentes em sistemas de aquecimento como caldeiras, sistema de
refrigeração de ambientes de todos os portes, em termoelétricas para a produção de energia, em
sistemas de recuperação de calor para reduzir o consumo de energia em processos da indústria
química, e outras diversas aplicações.
Neste experimento, você realizará experiências em diferentes tipos de trocadores de calor para
verificar a transferência de calor em cada um deles. Além disso, você irá variar os parâmetros
como vazão, diferença de temperatura e direção do fluxo, para verificar a influência desses na
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eficiência dos trocadores. Para isso, o experimento utilizará componentes da bancada didática
para estudos em trocadores de calor para realizarmos testes em três tipos de trocadores de calor:
trocador de placas, trocador de tubos concêntricos e o trocador de casco-tubos. Em cada trocador
de calor será possível realizar o experimento com os fluxos de água em contracorrente e em
correntes paralelas, medindo as temperaturas nos fluxos de água quente e água fria, na entrada
e saída do trocador de calor, além de medir as vazões dos fluxos.
Para realizar o experimento, em seu AVA, busque o experimento “Experimento em trocadores de
calor”, e clique sobre ele. Irá abrir a página inicial do simulador, contendo o menu das atividades.
Clique na opção “Experimento”, à esquerda, e acesse o laboratório virtual. Para aprofundar seus
conhecimentos sobre o tema, acesse as demais opções contidas no menu.
Ao clicar em “Experimento”, uma tela como a mostrada abaixo irá abrir. Para iniciar o experimento,
clique sobre a imagem.
Assim, a página inicial do experimento irá abrir.
Público4
Para iniciar o experimento, visualize os trocadores de calor clicando com o botão esquerdo do
mouse na câmera com o nome “Trocadores” localizada dentro do painel de visualização no canto
superior esquerdo da tela. Se preferir, também pode ser utilizado o atalho do teclado “Alt+2”.
Leve o trocador de calor do tipo tubos concêntricos para a bancada e o encaixe clicando com
botão direito do mouse sobre ele e selecionando a opção “Encaixar trocador”.
Público5
Abra as válvulas clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas.
Visualize o painel clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome “Painel” ou
através do atalho do teclado “Alt+4”.
Energize o painel clicando com botão esquerdo do mouse no botão de emergência.
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Aumente a potência do aquecedor clicando com botão esquerdo do mouse e girando o botão de
controle indicado.
Ligue o aquecedor clicando com botão esquerdo do mouse na parte verde do botão “Habilitar
Aquecedor”.
Ligue a bomba 1 clicando com botão esquerdo do mouse na parte verde do seu botão.
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Altere a vazão clicando com botão esquerdo do mouse e girando o botão de controle do lado
direito.
Ligue a bomba 2 clicando com botão esquerdo do mouse na parte verde do seu botão.
Visualize os indicadores clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome
“Indicadores” ou através do atalho do teclado “Alt+5”.
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Observe os valores e a velocidade em que estão mudando. É possível acelerar o tempo e
cronometrá-lo clicando com o botão esquerdo do mouse no botão “Cronômetro” localizado no
canto superior direito.
A velocidade desse processo pode ser aumentada em até 10 vezes clicando e arrastando com
botão esquerdo do mouse na barra de rolagem da escala de tempo.
Público9
Você poderá cronometrar o tempo gasto em cada processo clicando com botão esquerdo do
mouse na seta do cronômetro para iniciar a contagem e no “X” para zerar.
A qualquer momento durante a contagem, também será possível dar pausa clicando com botão
esquerdo do mouse no botão de pausa do cronômetro.
Você poderá observar o comportamento das temperaturas graficamente clicando com o botão
esquerdo do mouse no botão “Gráfico” localizado no canto superior direito.
Público10
Feche o gráfico clicando com botão esquerdo do mouse no botão “X”.
É possível baixar os dados do experimento a qualquer momento clicando com o botão esquerdo
do mouse no botão “Datalog” localizado no canto superior direito.
Após concluir o ensaio, visualize o painel clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera
com o nome “Painel” ou através do atalho do teclado “Alt+4”.
Público11
Desenergize a bancada clicando com botão esquerdo do mouse no botão de emergência.
Visualize o trocador em uso clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com o nome
“Trocador em uso” ou através do atalho do teclado “Alt+6”.
Feche as válvulas clicando com botão esquerdo do mouse sobre elas.
Público12
Remova o trocador clicando com o botão direito do mouse no trocador de calor e selecione a
opção “Remover trocador”.
Leve o trocador de calor do tipo casca-tubo para a bancada e o encaixe clicando com botão direito
do mouse sobre ele e selecione a opção “Encaixar trocador com fluido quente no casco”.
Abra as válvulas clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas.
Público13
Agora ligue o aquecedor e varie novamente a vazão, como feito anteriormente.
Feito isso, visualize o trocador em uso clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com
o nome “Trocador em uso” ou através do atalho do teclado “Alt+6”.
Encaixe o trocador de calor tipo casca-tubo com o fluido quente nos tubos clicando com botão
direito do mouse sobre ele e selecione a opção “Encaixar trocador com fluido quente no tubo”.
Público14
Agora ligue o aquecedor e varie novamente a vazão, como feito anteriormente.
Feito isso, visualize o trocador em uso clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com
o nome “Trocador em uso” ou através do atalho do teclado “Alt+6”.
Feche as válvulas clicando com botão esquerdo do mouse sobre elas.
Remova o trocador clicando com botão direito do mouse no trocador de calor e selecione a opção
“Remover trocador”.
Público15
Leve o trocador de calor do tipo placas para a bancada e o encaixe clicando com botão direito do
mouse sobre ele e selecione a opção “Encaixar trocador em contracorrente”.
Abra as válvulas clicando com o botão esquerdo do mouse sobre elas.
Agora, ligue o aquecedor e varie a vazão.
Público16
Feito isso, visualize o trocador em uso clicando com o botão esquerdo do mouse na câmera com
o nome “Trocador em uso” ou através do atalho do teclado “Alt+6”.
Encaixe o trocador de calor do tipo placas com corrente em paralelo clicando com botão direito
do mouse sobre ele e selecione a opção “Encaixar trocador com corrente em paralelo”.
Ligue o aquecedor e varie a vazão.
Em todos os processos, anote os valores obtidos e faça considerações sobre o que foi observado.
Avaliando os resultados:
1. Quais critérios devem ser levados em consideração ao escolher um tipo de trocador de calor?
2. Comparando o desempenho do trocador de calor de placas com o trocador de calor do tipo
casco e tubos, foi analisado que o trocador de placas é mais eficiente. A que se deve essa
observação?
3.Qual a influência da vazão na transferência de calor?
Público17
Checklist:
✓ Encaixe o trocador de calor do tipo tubos concêntricos;
✓ Ligue o aquecedor;
✓ Varie a vazão;
✓ Encaixe o trocador de calor do tipo casco e tubo e repita o experimento;
✓ Troque as conexões;
✓ Encaixe o trocador de calor do tipo placas e repita o experimento;
✓ Trocando as conexões;
✓ Avaliar os resultados.
RESULTADOS
Resultados do experimento:
Ao final dessa aula prática, você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações
obtidas no experimento, os cálculos realizados, em conjunto com um texto conclusivo a respeito
das informações obtidas e as referências bibliográficas ABNT, quando houver. O arquivo não
pode exceder o tamanho de 2Mb.
Resultados de Aprendizagem:
Como resultados dessa prática será possível compreender o funcionamento e aplicabilidade de
trocadores de calor.