Trocadores de calor cerâmicos para aplicações em altas temperaturas:uma análise experimental

Abstract

Quando se trata de altas temperaturas (acima de 800 oC), um trocador de calor metalico nao e uma alternativa economicamente viavel. Uma das opcoes e se usar trocadores de calor construidos com materiais ceramicos. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento completo de um ensaio experimental em bancada de um trocador de calor ceramico (TCC). As investigacoes contemplaram as escolhas do material ceramico, do tipo de trocador de calor, do sistema de aquecimento para a linha de fluido quente e passaram pela construcao da bancada de ensaios e do proprio TCC, culminando com os testes, que alcancaram temperaturas maximas proximas de 1000 C. Os resultados dos ensaios foram discutidos a luz da metodologia para calculo de trocadores de calor compactos difundida pelo trabalho de Kays e London (1984). O trocador de calor escolhido e do tipo placas, para operar em contracorrente com ar em ambos os lados, a temperaturas maximas proximas de 1000 C. A partir da coleta de dados de temperatura e pressao de entrada e saida do ar no TCC foi possivel a determinacao da efetividade e do trocador de calor. Com esses parametros, determinaram-se os coeficientes j de Colburn e f de Fanning.

Metallic heat exchangers can not be used in processes that require temperatures reaching 800 °C and above. There is an option: the use of heat exchangers built of ceramic material. This work presents the experimental results using a ceramic heat exchanger that operated at highest temperatures close to 1000 °C. Information about the choice of the raw material, the methods used to make the ceramic parts of the heat exchanger, the project of a compact heat exchanger and the construction of the test device is also given. The results were discussed according to the methodology to project heat exchangers developed by Kays and London (1984). The tested heat exchanger is a plate type, operating with air-air in a counter flow arrangement, involving highest temperatures close to 1000 °C. With the outlet and inlet temperature and pressure data obtained during the tests, the effectiveness å of the heat exchanger was calculated. These parameters allowed obtaining the Colburn coefficient, j, and the Fanning factor, f, of the heat exchanger.