Sobre a temperatura da água de resfriamento na saída.
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O autor trabalha na usina, cuidando do funcionamento das turbinas a vapor. Aprendi um pouco sobre transferência de calor na universidade. Há tempos percebo um fenômeno que o que aprendi não é suficiente para explicar. Espero que algum especialista possa me dar uma resposta, e que todos possamos discutir isso juntos. Nas usinas elétricas, sejam os condensadores ou os resfriadores de óleo, esses trocadores de calor de superfície simples têm uma característica em comum: após a restrição do fluxo da água de resfriamento na saída, a temperatura dessa água aumenta, e isso é bastante evidente. Aprendi na escola que o efeito de troca de calor está relacionado à velocidade do fluido, à diferença de temperatura entre os dois fluidos, à área, entre outros fatores. Aqui, após a restrição na saída da água de resfriamento, equivale a alterar o fluxo da água de resfriamento, ou seja, a sua velocidade de fluxo. Em outras palavras, ao se alterar o fluxo, por exemplo, ao fechar parcialmente a porta de saída. Quando o fluxo diminui, o efeito de troca de calor certamente piora. Por que a temperatura de saída aumenta? O efeito de troca de calor piora, e, por isso, a quantidade de calor trocado diminui. Além disso, o fluxo também diminui. Existem duas variáveis aqui; como é possível determinar a relação com a temperatura? Espero que o especialista possa dar uma explicação. Quanto mais simples for, melhor. Seria ótimo se as fórmulas fossem explicadas também. Eu sou praticamente um iniciante em termodinâmica. É um fenômeno muito simples; só que, teoricamente, não se sabe por quê. Espero que todos possam me ajudar a analisar isso.
Primeiro, é preciso dizer que há requisitos específicos para o aumento da temperatura da água no ciclo, e o mesmo vale durante a operação. Aumentos de temperatura de 8 graus e 10 graus são parâmetros de projeto comuns.
Este tópico foi editado pela última vez por wiseboy em 21/01/2016, às 19:48. Supondo que o calor específico da água seja Cp = 4,2 kJ/kg, e que a temperatura inicial da água seja t1 = 30°C, então: Q = w × Cp × (t2 – t1) = w × 4,2 × (t2 – 30). ======================================== No início, w1 = 10 kg/s e t2 = 40°C. Portanto, Q1 = w1 × 4,2 × (t2 – 30) = 10 × 4,2 × (40 – 30) = 420 kJ/s. ======================================== Quando o fluxo de água diminui, suponhamos que ele fique igual a w2 = 5 kg/s. Nesse caso, a temperatura sobe para t2 = 45°C. Então, Q2 = w2 × 4,2 × (t2 – 30) = 5 × 4,2 × (45 – 30) = 315 kJ/s. ======================================== Q2
Quer dizer, eu já pensei sobre essa questão do calor específico antes; minha opinião é mais ou menos a mesma que a sua. Minha pergunta é: por que, quando o fluxo diminui, a temperatura da água que sai aumenta? O que você quer dizer é que, com base na realidade, o fluxo diminui e, consequentemente, a quantidade de calor trocado também diminui: Q1 > Q2. No entanto, a variação no fluxo é W1 > W2. Minha pergunta é: por que a temperatura da água de saída aumenta, se a temperatura da água de entrada permanece a mesma? Em outras palavras, qual é a relação entre △T1 e △T2? De acordo com o que você disse, embora Q1 > Q2 e W1 > W2. Mas como Q1/W1 < Q2/W2, conclui-se que △T1 < △T2. Parece ser uma explicação razoável. No entanto, sinto que ela é um pouco vaga. Eu também pensei nisso; conheço tanto os fenômenos quanto os resultados. Estou apenas buscando apoio teórico. A explicação teórica, nesse caso, significa retroceder a partir dos resultados práticos e, na ausência de valores específicos, analisar a teoria com base nos resultados reais. Teoria pura sem dados não permite fazer inferências, certo?
Conservação de energia! A premissa é que a temperatura de saída do material resfriado permaneça constante, assim como o fluxo, ou seja, Q é constante. Q = w·cp·(t2 – t1). Portanto, w1·Δt1 = w2·Δt2. Como w1 > w2, então Δt1 < Δt2. Ou seja, quanto menor o fluxo, maior a diferença de temperatura.
Isso é um fenômeno normal: quando a porta de saída do fluido é fechada, ou quando a frequência da bomba de circulação é ajustada (são mudanças pequenas), a temperatura da água de saída aumenta, o que melhora a eficiência da troca de calor. Você considerou apenas a redução no fluxo de água, mas essas ações também fazem com que a velocidade do fluxo dentro do trocador de calor diminua, fazendo com que o tempo necessário para a troca de calor aumente. Mas isso acontece apenas em pequenas escalas. São coisas que os experientes costumam dizer para se fazerem ajustes pequenos
Pode-se explicar da seguinte maneira: supondo que as exigências de troca de calor do fluido quente permaneçam inalteradas, ou seja, que a quantidade de calor liberado não mude, então uma redução no fluxo do fluido frio se reflete diretamente em um aumento da temperatura da água de retorno
Na verdade, não é assim, pois o coeficiente de troca de calor está relacionado à velocidade do fluxo. Portanto, à medida que o fluxo muda, a quantidade de calor levada pela água de resfriamento também muda. Quando o fluxo diminui, a capacidade de resfriamento efetiva é reduzida; também há menos calor que é removido. A quantidade de calor trocado antes e depois da restrição do fluxo é diferente.
Aqui não há conservação: quando o fluxo é alto, o efeito de resfriamento é diferente do que quando o fluxo é baixo. Ou seja, a quantidade de calor levada (absorvida) pela água em circulação não é a mesma; em ambos os casos, o valor de Q é diferente
Não deveria ser que, quanto maior a quantidade de água de resfriamento (ou seja, maior o fluxo), melhor seria o efeito de resfriamento? O efeito de troca de calor de que você fala deve se referir ao efeito de resfriamento, certo? O coeficiente de troca térmica está relacionado à velocidade do fluxo, dentro de certos limites. Quanto maior a velocidade do fluxo, melhor é o efeito de troca de calor. O que eu disse sobre a baixa velocidade do fluxo e uma boa troca de calor deveria ser o oposto, não é?
Que profissionalismo! É preciso ler mais livros!