Análise Teórica da Transferência de Calor em CSTR Equipado com Jaqueta Henrique Weiss de Albuquerque Maranhão, Dorotéa Villanova Garcia, Deovaldo de Moraes Júnior, Vitor da Silva Rosa

Resumo

O processo de troca de calor entre dois fluidos que estão em diferentes temperaturas e separados por uma parede sólida ocorre em muitas aplicações da engenharia. Os equipamentos usados para implementar esta troca são denominados trocadores de calor, e aplicações específicas podem ser encontradas em aquecimento, resfriamento, condicionamento de ambiente, recuperação de calor e processos químicos. Como aplicações mais comuns deste tipo de equipamento pode-se citar: Aquecedores, resfriadores, condensadores, evaporadores, torres de refrigeração e caldeiras.  Normalmente são utilizados reatores tanques com jaqueta (camisa) ou serpentinas tipo meia-cana, onde também demanda uma operação de troca térmica, seja para aquecer ou resfriar o fluido armazenado. A modelagem habitual de reatores exotérmicos baseia-se no modelo clássico do reator tanque de mistura perfeita, “Continuous Stirred Tank Reactor” (CSTR) com dois estados. Nesse modelo, considera-se válida a suposição de que a dinâmica da temperatura da camisa de troca térmica é desprezível, de maneira que sua resposta é possivelmente instantânea. Esse artigo estendeu o modelo clássico do CSTR com dois estados para um modelo de três estados, que considera a dinâmica da camisa de troca térmica. Com base na premissa supracitada, este trabalho objetiva revisar os critérios com superfície de troca térmica por jaqueta com defletor helicoidal (Figura 1), apenas no costado do tanque e por terem disponíveis na literatura equações de projeto. Os cálculos foram baseados em equações e conceitos compreendidos na literatura a fim de analisar métodos mais precisos. Os resultados expostos através de ensaios e comparados com as equações, mostram que o desenho da jaqueta influencia de forma considerável o sistema e aproximou-se bastante do teórico, tornando o estudo amparado.