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CONDENSADORESCONDENSADORES
Condensadores são equipamentos de troca de calor onde ocorre a mudança de
fase vapor para líquido.
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IntroduçãoClassificação
Condensadores de superfícieCondensadores barométricosCondensadores evaporativos
AplicaçõesPlantas de força a vaporPlantas de processo químico e petroquímicoUsinas nucleares
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Tipos de condensadores de superfícieCasco-tubos,Placas,Tubos aletados resfriados a ar.
Vapores de substâncias purasCondensador de vapor saturadoCondensador de vapor superaquecido
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Dimensionamento dos condensadores tubo e carcaça.
critérios gerais de seleçãodesempenho térmico e operacionalmanutençãoflexibilidade operacionalcustoperda de carga
Como critério básico orientativo, a condensação é usualmente feita no casco.A identificação do tipo construtivo segue as padronizações informadas pelo TEMA.
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Condensadores Horizontaiscoeficiente de convecção do lado do vapor émaior e, como conseqüência, menor superfície de troca térmica
Condensadores Verticaismenor área ocupadamaior facilidade de limpezasaída de condensado em temperatura inferior a de saturaçãonão permitem superar os 50 m2 de superfícieapenas uma passagem nos tuboslimitação prática de altura de 2 a 3 metros
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TransmissTransmissãão de calor na o de calor na condensacondensaçãçãoo
Condensação em películaCondensação em gotas
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Vapor condensando sobre uma superfVapor condensando sobre uma superfíície plana cie plana
vertical ou externamente a tubos verticaisvertical ou externamente a tubos verticais
41
23 sen943,0
∆⋅⋅
⋅⋅⋅⋅=
TLgk
hf
ff
µαλρ
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Vapor condensando sobre a superfVapor condensando sobre a superfíície exterior cie exterior
de um tubo cilde um tubo cilííndrico horizontalndrico horizontal
hk g
D tf f
f f= ⋅
⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅
0 725
3 3
0
1 4
,/
ρ λµ ∆
TT T
fp sat
=+
2
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Vapor condensando sobre a superfVapor condensando sobre a superfíície exterior cie exterior
de um tubo cilde um tubo cilííndrico horizontalndrico horizontal
N tubos em linha
hk g
ND tf f
f f= ⋅
⋅ ⋅ ⋅
⋅ ⋅
0 725
3 3 1 4
,/
ρ λµ ∆
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NNúúmero de Reynolds do fluxo mero de Reynolds do fluxo condensadocondensado
f
h VDeRµ
ρδ
⋅⋅=
D APh =⋅4
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CondensaCondensaçãção sobre uma placa o sobre uma placa verticalvertical
Dbbh =⋅ ⋅4 δ
ll
GVeRµµ
ρδδ
.4...4==
ρδ ..VG l=
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CondensaCondensaçãção sobre um tubo o sobre um tubo verticalvertical
DeA
D fh ⋅
⋅=π4
µδGeR′⋅
=4
DeAV
NtDemG f
⋅
⋅⋅=
⋅⋅=′
πρ
π&
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CondensaCondensaçãção sobre um tubo o sobre um tubo horizontalhorizontal
tt NLAV
NLmG
...ρ
=⋅
=′′&
th NL
APAD
..4.4
==
µδGeR′′⋅
=4
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Coeficiente de transferCoeficiente de transferêência ncia de calor na condensade calor na condensaçãçãooPara tubos verticais
( ) 3047,1 31312
<= −δδ
ν eReRkgh
l
lL
( ) 1800302,5.08,1 22,1
312
<<−
= δδ
δν eReReR
kgh
l
lL
( )( ) 1800
253.588750 75,05,0
312
>−+
= − δδ
δν eReRrP
eRkgh
l
lL
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Para tubos horizontais
( ) 31312
514,1 −= δν eRkgh
l
lL
EquaEquaçõções simplificadas para vapor des simplificadas para vapor d’á’águagua
•para tubos horizontais
hD t f
=⋅3100
1 4 1 3/ /∆
•para tubos verticais
hD t f
=⋅4000
1 4 1 3/ /∆
onde ∆tf varia no intervalo de 10o F a 150o F
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CondensaCondensaçãção no interior de o no interior de tubos horizontaistubos horizontaisEscoamento com baixa velocidade
00035..<=
v
vv DVeRµ
ρ
( )svlfgfg TTCp −+=83' λλ( )
( )41
'3..555,0
−
−=
DTTkg
hssatl
fglvll
µλρρρ
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CondensaCondensaçãção no interior de o no interior de tubos horizontaistubos horizontaisEscoamento com alta velocidade
000.20>veR
000.5>leR
v
vv
l
ll
DmeR
DmeR
µπ
µπ
...4...4
&
&
=
=8,021
31.026,0.
+=
v
lvll
l
eReRrPkDh
ρρ
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CondensaCondensaçãção no interior de o no interior de tubos verticaistubos verticais
( )
( )
21
2
4,14,078,0156,032
2
2
31
4
318,0644,0
31
2
39,025,1
1027,3
1082,5
+
×+
×+=
−
−−
v
l
vl
v
l
l
vll
llll
l
eReR
eReRgD
rP
rPeReRgk
h
ρρ
µµν
ν
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Queda de pressQueda de pressãão em o em condensadorescondensadores
O condensador pode ser instalado para remo-ção do líquido com bomba ou por gravidade.
Com bombeamento, uma queda de pressão de 0,35 bar (5 psi) é freqüentemente permitida no condensador.Para sistemas que funcionam por gravidade, a queda de pressão do vapor no condensador seráusualmente igual a cerca de 0,07 a 0,14 bar (1 até2 psi).
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AplicaAplicaçõções de Condensadoreses de Condensadores
Coluna de destilação
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Condensador vertical com condensação na carcaça e retorno do refluxo sob ação da gravidade
Condensador horizontal com retorno do refluxo pela gravidade
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Condensador vertical com condensação nos tubos e retorno do refluxo sob ação da gravidade
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Detalhe do cinturão de vapor
Detalhe do bocal na carcaça em forma de lâmpada
O emprego de um trocador de calor casco e tubos como condensador normalmente exige a disponibilidade de um espaço grande na entrada de modo que o vapor não seja submetido a uma queda de pressão muito elevada ao entrar na carcaça
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Quando as circunstâncias dificultam a obtenção da queda de pressão permitida através de um condensador com casco tipo E ou F (TEMA), uma queda de pressão inferior pode ser obtida recorrendo-se ao uso de cascos com fluxo dividido, tipos G, H ou J
Condensador com fluxo dividido. Casco tipo G
Condensador com fluxo de saída dividido. Casco tipo J
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Vedação com tubo em U num condensador sub-resfriador vertical
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Chicana de bloqueio
Vedação com tubo em U em um condensador-sub-resfriador horizontal