Coeficientes de transferˆ encia de calor e massa

Coeficiente de transferˆencia de calor e de massa do ar

A an´alise dos coeficientes de transferˆencia de massa e de calor do ar pode ser feita atrav´es dos gr´aficos presentes nas Figuras 6.5 e 6.6, respetivamente. Os coeficientes de transferˆencia de massa e de calor s˜ao ambos dependentes do fluxo m´assico de ar obtido, sendo este fluxo diretamente proporcional ao caudal m´assico de ar e inversamente `a ´area de passagem do ar. Atrav´es da an´alise destes gr´aficos, ´e poss´ıvel verificar que os dois coeficientes s˜ao ligeiramente inferiores para a configura¸c˜ao de seis torres. Apesar de o caudal m´assico de ar obtido ser bastante inferior para esta configura¸c˜ao, a diferen¸ca do fluxo m´assico entre as configura¸c˜oes ´e m´ınima. Uma menor ´area de passagem do ar, devido `

as menores dimens˜oes da torre para a configura¸c˜ao com seis torres, compensa o facto de o caudal de ar ser mais baixo minimizando deste modo a diferen¸ca entre os coeficientes para as duas configura¸c˜oes. Os coeficientes de transferˆencia de calor e de massa tamb´em

apresentam varia¸c˜oes ao longo das esta¸c˜oes do ano, sendo esta varia¸c˜ao provoca pela varia¸c˜ao do caudal m´assico de ar obtido.

Figura 6.5: Compara¸c˜ao do coeficiente de transferˆencia de massa do ar obtido para as trˆes esta¸c˜oes do ano e as duas configura¸c˜oes selecionadas

Figura 6.6: Compara¸c˜ao do coeficiente de transferˆencia de calor do ar obtido para as trˆes esta¸c˜oes do ano e as duas configura¸c˜oes selecionadas

Coeficiente de transferˆencia de calor do filme de ´agua de atomiza¸c˜ao

A compara¸c˜ao do coeficiente de transferˆencia de calor do filme de ´agua entre as diferen- tes esta¸c˜oes e as duas configura¸c˜oes ´e apresentada no gr´afico da Figura 6.7. Atrav´es da an´alise deste gr´afico pode-se concluir que o coeficiente de transferˆencia de calor do filme de ´agua apenas varia para as diferentes esta¸c˜oes, apresentando o mesmo valor para ambas as configura¸c˜oes. Sendo este coeficiente de transferˆencia de calor apenas influenciado pelo caudal de ´agua de atomiza¸c˜ao por unidade de largura relativo ˙GL,atom/dext, a varia¸c˜ao

entre as esta¸c˜oes deve-se `a utiliza¸c˜ao de diferentes caudais por unidade de largura (pre- sentes na Tabela 6.4). A n˜ao varia¸c˜ao entre configura¸c˜oes ´e justificada pelo facto de ter

6.2. Compara¸c˜ao entre as configura¸c˜oes escolhidas com recurso a condi¸c˜oes atmosf´ericas t´ıpicas

sido utilizado o mesmo caudal de ´agua de atomiza¸c˜ao por unidade de largura para as duas configura¸c˜oes.

Figura 6.7: Compara¸c˜ao do coeficiente de transferˆencia de calor do filme de ´agua de atomiza¸c˜ao obtido para as trˆes esta¸c˜oes do ano e as duas configura¸c˜oes selecionadas

Coeficientes de transferˆencia da ´agua arrefecida

A an´alise dos coeficientes de transferˆencia de calor do escoamento interior de ´agua pode ser realizada com recurso aos gr´aficos das Figuras 6.8 e 6.9, onde est˜ao representados os coeficientes relativos ao arrefecimento latente (condensa¸c˜ao) e ao subarrefecimento sens´ıvel da ´agua, respetivamente.

Figura 6.8: Compara¸c˜ao do coeficiente de transferˆencia de calor latente do escoamento interior de ´agua obtido para as trˆes esta¸c˜oes do ano e as duas configura¸c˜oes selecionadas

Figura 6.9: Compara¸c˜ao do coeficiente de transferˆencia de calor sens´ıvel do escoamento interior de ´agua obtido para as trˆes esta¸c˜oes do ano e as duas configura¸c˜oes selecionadas

Conforme pode ser visto no gr´afico da Figura 6.8, o coeficiente de transferˆencia de calor latente da ´agua do escoamento interior n˜ao ´e influenciado pelas condi¸c˜oes atmosf´ericas ex- teriores, sendo o seu valor praticamente igual para as trˆes esta¸c˜oes consideradas. Verifica-se tamb´em que a diferen¸ca do valor deste coeficiente entre configura¸c˜oes ´e m´ınima, apresen- tando a configura¸c˜ao de seis torres um valor ligeiramente inferior. Esta diferen¸ca deve-se ao facto de o caudal de ´agua no interior de cada tubo ser diferente em cada configura¸c˜ao, onde um maior caudal traduz-se num maior coeficiente de transferˆencia de calor.

O coeficiente de transferˆencia de calor sens´ıvel do escoamento interior de ´agua (Figura 6.9), tal como o coeficiente de transferˆencia de calor latente, tamb´em apresenta um va- lor ligeiramente inferior para a configura¸c˜ao de seis torres sendo a justifica¸c˜ao a mesma. Contudo este coeficiente varia com as esta¸c˜oes do ano, apresentando um valor mais alto nos meses de Inverno e mais baixo no meses de Ver˜ao. O coeficiente de transferˆencia de calor no interior dos tubos diminui com o aumento do comprimento da tubagem e este ´e o motivo de existir esta diferen¸ca entre as esta¸c˜oes. O comprimento de tubagem dispon´ıvel para a ocorrˆencia do subarrefecimento da ´agua ´e superior nos meses de Ver˜ao, seguindo-se os meses de Meia Esta¸c˜ao e por ´ultimo os meses de Inverno traduzindo-se numa varia- ¸c˜ao pela ordem inversa dos coeficientes de transferˆencia de calor, tal como foi referido anteriormente. Esta diferen¸ca entre os comprimentos de tubagem dispon´ıveis para o su- barrefecimento ´e provocada pela diferen¸ca de caudal de ´agua de atomiza¸c˜ao entre as v´arias esta¸c˜oes que influencia o coeficiente de transferˆencia de calor do filme de ´agua, ou seja, um maior valor para este coeficiente provoca uma redu¸c˜ao da ´area necess´aria para ocorrer a condensa¸c˜ao e deste modo o comprimento/´area para o subarrefecimento aumenta.

Coeficientes globais de transferˆencia de calor

Nos gr´aficos das Figuras 6.10 e 6.11, encontra-se representada a compara¸c˜ao entre os coeficientes globais de transferˆencia de calor latente e sens´ıvel, respetivamente.

6.2. Compara¸c˜ao entre as configura¸c˜oes escolhidas com recurso a condi¸c˜oes atmosf´ericas t´ıpicas

Figura 6.10: Compara¸c˜ao do coeficiente global de transferˆencia de calor latente obtido para as trˆes esta¸c˜oes do ano e as duas configura¸c˜oes selecionadas

Figura 6.11: Compara¸c˜ao do coeficiente global de transferˆencia de calor sens´ıvel obtido para as trˆes esta¸c˜oes do ano e as duas configura¸c˜oes selecionadas

Em rela¸c˜ao ao coeficiente de transferˆencia de calor latente pode-se verificar que apre- senta uma valor crescente desde os meses de Inverno at´e aos meses de Ver˜ao, apresentando os meses de Meia Esta¸c˜ao um valor interm´edio. Esta diferen¸ca de coeficientes entre as di- ferentes esta¸c˜oes deve-se `a varia¸c˜ao dos coeficientes intervenientes no calculo do coeficiente global especialmente do coeficiente de transferˆencia de calor do filme de ´agua uma vez que ´e este que mais varia com as esta¸c˜oes do ano. No coeficiente global de transferˆencia de calor sens´ıvel tamb´em se segue esta tendˆencia de varia¸c˜ao ao longo das esta¸c˜oes, contudo essa diferen¸ca ´e m´ınima quase impercet´ıvel no gr´afico da Figura 6.11. Tal como j´a foi referido o coeficiente de transferˆencia de calor do filme de ´agua aumenta com o aumento das temperaturas atmosf´ericas exteriores, contudo o coeficiente de transferˆencia de calor sens´ıvel do escoamento interno apresenta uma tendˆencia contr´aria diminuindo deste modo a diferen¸ca entre esta¸c˜oes. Tal como acontece com a maior parte dos coeficientes de trans- ferˆencia de calor analisados, a configura¸c˜ao com seis torres apresenta coeficientes globais mais baixos relativamente `a configura¸c˜ao com quatro torres. A diferen¸ca na ordem de

grandeza entre o coeficiente global latente e sens´ıvel ´e provocada sobretudo pelos valores substancialmente diferentes entre os coeficientes de transferˆencia de calor latente e sens´ıvel do escoamento de ´agua no interior dos tubos do permutador.