TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM VASOS AGITADOS
Muitos processos químicos ou biológicos são realizados em vasos agitados.
Nestes equipamentos, usualmente tanques cilíndricos com um sistema de agitação que
é movimentado por meio de um motor elétrico.
Estes equipamentos de troca térmica usualmente apresentam: i) um cilindro encamisado
ou, ii) um recipientes com serpentinas, pois na maioria das aplicações é necessário
aquecer ou resfriar os conteúdos do vaso durante a agitação.
A troca térmica necessária é então obtida a partir da superfície da parede ou das
serpentinas imersas no líquido.
Recepiente (vaso) encamisado
O equipamento pode ser utilizado para resfriamento ou aquecimento. Quando utilizado
para aquecimento o fluido de aquecimento usual é vapor, que condensa junto a parede
do vaso encamisado e sai na base do vaso como líquido saturado. O vaso pode
apresentar alem do agitador, chicanas (defletores) cujo objetivo é evitar a formação de
vórtex e melhorar as condições de mistura.
Figura 1 : Trocador de calor tipo vaso encamisado
As correlações para determinar o coeficiente de película (h) para fluidos newtonianos
possuem a seguinte forma:
m
w
p
b
at
k
c
ND
a
k
hD
=
µ
µ
µ
µ
ρ
3
1
2
Onde h é o coeficiente de película do liquido agitado em (W/m2K); Dt é
diâmetro do tanque (m); k a condutividade térmica (W/mK); Da o diâmetro
do agitador (m); N a velocidade de agitação em (rps); ρ é a densidade do
fluido (kg/m3) e µé a viscosidade em Pa.s. Todas as propriedades são
avaliadas no seio do fluido exceto a µw que é calculada na temperatura da
parede. Algumas correlações estão disponíveis e respectiva faixa o número
de Reynolds (
µρ
/
2
Re NDN a
=) são mostrados a seguir. Para o Coeficiente
global de troca térmica são apresentados valores para condições mais
usuais.
Tipo de agitador/chicanas a b m NRe (min-max)
Pá / sem 0,36 2/3 0,21 300 - 3x105
Turbina / sem 0,54 2/3 0,14 30 - 3x105
Turbina / com 0,74 2/3 0,14 500 - 3x105
Âncora / sem 1,0
0,36
½
2/3
0,18
0,18
10 - 300
300 - 3x104
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