Teoria do Vapor 1. Fundamentos do Vapor O que é vapor? Principais Aplicações para Vapor Tipos de Vapor Vapor Flash Como ler uma Tabela de Vapor 2. Aquecimento com Vapor Aquecimento com Vapor Transferência Térmica do Vapor Coeficiente Global de Transferência de Calor O que é vapor a vácuo? 3. Fundamentos básicos do purgador de vapor O que é um Purgador de Vapor? A História dos Purgadores de Vapor #1 A História dos Purgadores de Vapor #2 Como funcionam os purgadores mecânicos: Um olhar para seus mecanismos e méritos Como funciona purgadores do tipo disco: uma visão sobre seu mecanismo e mérito 4. Seleção do purgador de vapor Seleção de Purgador de Vapor: Como a Aplicação Afeta na Seleção Seleção do Purgador de Vapor: Entendendo as Especificações Seleção do Purgador de Vapor: Fator de Segurança e Custo do Ciclo de Vida Purgadores e Orifícios - Parte 1 Purgadores e Orifícios - Parte 2 Fundição vs Forjamento Aplicação de diferentes tipos de purgador para vapor 5. Problemas de purgador de vapor Será que o Meu Purgador Está Vazando Vapor Vivo? Precauções para o Purgador de Controle de Temperatura Orientações para a Instalação de Purgadores Contrapressão do Purgador Drenagem Dupla Drenagem coletiva Bloqueio de Vapor Bloqueio de Ar 6. Sistema de Gerenciamento de Purgadores de Vapor Introdução ao gerenciamento de purgadores de vapor Perdas de Vapor dos Purgadores – o que isso custa para você Guia para inspeção do purgador de vapor 7. Golpe de Aríete Golpe de Aríete: O que é? Golpe de Aríete: O Mecanismo Golpe de Aríete: Causa e Localização Golpe de Aríete: Nas Linhas de Distribuição de Vapor Golpe de Aríete: Nos Equipamentos Golpe de Aríete: Nas Tubulações de Transporte de Condensado Golpe de Aríete: Conclusão 8. Minimização de riscos Steam System Optimization and Risk Mitigation 9. Qualidade do Vapor Vapor úmido vs. Vapor seco: A importância do fator de secura do vapor Separadores e seu papel no sistema de vapor Vapor Limpo e Puro Por que a Temperatura Não Aumenta? Remoção de Ar do Equipamento a Vapor Eliminadores de Ar para Vapor 10. Distribuição de vapor Melhores Práticas para Remoção do Condensado nas Linhas de Vapor Dicas de Instalação para Purgadores de Vapor em Tubulação Principal do Vapor Erosão na Tubulação do Condensado e Vapor Corrosão na Tubulação de Vapor e Condensado 11. Recuperação de Condensado Introdução sobre Recuperação do Condensado Retornando o condensado e Quando usar bombas de condensado Recuperação de condesado: Sistemas ventilado vs. pressurizado Tubulação de Recuperação de Condensado O que é estol? Método de Prevenção do Estol Cavitação em Bombas de Condensado 12. Eficiência Energética Isolamento Térmico dos Purgadores Compressores de Vapor Porque economizar energia? Estratégias de Gestão para Conservação de Energia Recuperação de Nuvens de Vapor e Calor Residual Recuperação de calor residual Dicas para economia de energia em caldeiras Dicas de economia de energia da tubulação de vapor Dicas de economia de energia para equipamentos a vapor Prevenção de Vazamentos de Vapor 13. Ar Comprimido Remoção do Condensado do Ar Comprimido Evitando o Entupimento nos Purgadores de Ar Dicas de economia de Energia para Compressor de Ar 14. Outras Válvulas Tipos de Válvulas Válvulas de Desvio Instalação e Benefícios da Válvula de Retenção Válvulas Redutoras de Pressão para Vapor Coeficiente Global de Transferência de Calor Conteúdo: O coeficiente global de transferência de calor ou valor U refere-se a quão bem o calor é conduzido através de uma série de meios resistentes. Suas unidades são: W/(m2°C) [Btu/(hr-ft2°F)]. Vapor vs. Água quente O artigo a seguir demonstra como calcular e comparar o valor U para a transferência de calor de vapor e água quente por meio de diferentes tipos de meios, incluindo coeficientes de filme e o próprio material da parede real. O coeficiente geral de transferência de calor é influenciado pela espessura e condutividade térmica dos meios através dos quais o calor é transferido. Quanto maior o coeficiente, mais facilmente o calor é transferido de sua fonte para o produto sendo aquecido. Em um trocador de calor, a relação entre o coeficiente de transferência de calor geral (U) e a taxa de transferência de calor (Q) pode ser demonstrada pela seguinte equação: onde Q = taxa de transferência de calor, W = J/s [btu/hr]A = área da superfície de transferência de calor, m2 [ft2]U = coeficiente global de transferência de calor, W/(m2°C) [Btu/(hr-ft2°F)]ΔTLM = média logarítmica da diferença de temperatura, °C [°F] A partir dessa equação, pode-se ver que o valor U é diretamente proporcional a Q, a taxa de transferência de calor. Supondo que a superfície de transferência de calor e a diferença de temperatura permaneçam inalteradas, quanto maior o valor U, maior a taxa de transferência de calor. Em outras palavras, isso significa que para um determinado trocador de calor e produto, um valor U mais alto pode levar a tempos de lote mais curtos e aumento da produção / rendimento. Cálculo de valor U Várias equações podem ser usadas para determinar o valor U e uma delas é a seguinte: onde h = coeficiente de transferência de calor por convecção, W/(m2°C) [Btu/(hr-ft2°F)]L = espessura da parede, m [ft]λ = condutividade térmica, W/(m°C) [Btu/(hr-ft°F)] Transferência de calor através de uma parede metálica No caso de produção de água quente por exemplo, a transferência de calor ocorre basicamente do fluido 1 (fonte de calor) através de um condutivo sólido (parede metálica) para o fluido 2 (água, o produto a ser aquecido). Entretanto, a resistência de filme deve ser também considerada. Esta é a razão porque o coeficiente de transferência convectiva de calor (h), algumas vezes referido como o coeficiente de película, é incluído quando se calcula a transferência de calor entre um fluido e uma parede condutiva. Além disso, em certas aplicações específicas como no aquecimento em processos farmacêuticos ou biotecnológicos, essa transferência de calor ocorre através de várias camadas do material da parede. Nesses casos, a equação acima pode ser adaptada por incorporação de cada camada da espessura do sólido (L) dividida por condutividade térmica (λ). Para facilitar os cálculos de exemplo abaixo, os seguintes valores podem ser usados como uma referência para os coeficientes de transferência de calor por convecção: Fluido Coeficiente de transferência convectiva de calor (h) Água aproximadamente 1000 W/(m2 °C) [176 Btu/(hr-ft2 °F)] Água quente 1000 – 6000 W/(m2 °C) [176 - 1057 Btu/(hr-ft2 °F)] Vapor 6000 – 15000 W/(m2 °C) [1057 - 2641 Btu/(hr-ft2 °F)] Exemplos de comparação de efeitos sobre U, de diferentes fontes de calor, vapor ou água quente Duas caldeiras revestidas de aço carbono (λ = 50 W/(m °C) [28,9 Btu/(hr-ft °F)]) com uma parede interna de espessura 15 mm [0,049 ft] são usadas para aquecer a água. Uma usa água como fonte de calor, enquanto a outra usa o vapor. Assumindo coeficientes de transferência de calor de 1000 W/m2 °C [176 Btu/(hr-ft2 °F)] para a água a ser aquecida, 3000 W/m2 °C [528 Btu/(hr-ft2 °F)] para a água quente e 10000 W/m2° C [1761 Btu/(hr-ft2 °F)] para o vapor, vamos calcular o valor U de ambos os processos de aquecimento. Caldeiras Revestidas de Aço Carbono - Comparação de Fontes de Calor Água Quente vs. Vapor Água quente: Vapor: Neste caso, o vapor apresenta um valor U calculado melhorado de 17%. Agora imagine que a parede de transferência da mesma caldeira é revestida também por vidro de 1 mm [0,0033 ft] de espessura (λ = 0,9 W/(m °C) [0,52 Btu/(hr-ft °F)]). Incluindo estes valores na equação acima de valor U, obtemos os seguintes resultados: Caldeiras Revestidas com forro de Vidro - Comparação de Fontes de Calor Água Quente vs. Vapor Água quente: Vapor: Neste caso de resistência adicional à condutividade, o valor U é ainda melhorado, mas apenas por 9%. E isto demonstra como um mau condutor térmico como o vidro pode interferir grandemente na transferência de calor. Assim, para certos equipamentos de troca de calor, como uma caldeira de aço carbono, substituindo a fonte de calor de água quente para o vapor, o valor U pode ser melhorado potencialmente e o calor transferido significantemente, se o material da parede for altamente condutivo. Entretanto, o mesmo efeito dramático não é esperado nos casos onde é usado um trocador de calor com parede de várias camadas incluindo camadas de material que não são altamente condutivas (como a caldeira revestida de vidro). No entanto, alguns processos requerem um determinado material de parede, como o revestimento de vidro, para prevenir a reatividade com o produto. Mesmo assim, a taxa de transferência de calor pode ser ainda melhorada em tais circunstâncias através da substituição da fonte de calor, de água quente para o vapor, para otimizar a produção. Conhecimento Avançado Incrustação A incrustação na superfície do material da parede pode representar uma barreira adicional para a transferência de calor. Este problema pode ocorrer em ambos os lados, no lado do meio de aquecimento e no lado do produto, por várias razões. Algumas causas podem ser as deposições de partículas no lado de aquecimento e temperaturas excessivamente altas ou baixas no lado do produto. Por exemplo, a pressão do vapor às vezes é aumentada para criar a pressão necessária para empurrar o condensado através da válvula de controle de saída em uma panela de nível. No entanto, com um aumento na pressão dentro do trocador de calor, a temperatura do vapor aumenta de acordo, e esse calor excessivo pode causar aumento de incrustação no lado do produto. Por outro lado, se for permitido que o condensado se acumule dentro do equipamento, a incrustação pode ser causada no lado do aquecimento pelos detritos arrastados no condensado acumulado e no lado do produto por temperaturas mais baixas que fazem com que o produto endureça na superfície quando a viscosidade necessária do produto é não mantido. A incrustação pode ser adicionada à equação acima, por inclusão da taxa de sua espessura (LF) sobre sua condutividade (λF), da mesma maneira como o revestimento de vidro foi adicionado acima, mas normalmennte é incorporada e expressa como um fator de incrustação para um trocador que tenha estado "em serviço". Comumente, os cálculos para comparar a redução no U são para a tarefa limpa contra a tarefa em serviço. Transferência Térmica do Vapor O que é vapor a vácuo? 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