Aplicação do metodo EGM a um recuperador de calor de solidos particulados operando com leito fluidizado raso / Application of the EGM method to a particulated solids heat recovery equipment operating with shallow fluidized bed

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2003

RESUMO

Neste trabalho foi realizado o estudo experimental da geração de entropia em um trocador de calor, o qual opera com leito fluidizado raso e recupera o calor contido na areia proveniente de um incinerador. Este trocador de calor é caracterizado por apresentar dois fluidos (ar e água) que ganham energia das partículas sólidas (areia). O objetivo foi analisar a influência dos fatores que afetam o desempenho do trocador de calor, visando determinar as condições operacionais ótimas do mesmo. Para isso foi realizado um planejamento experimental fatorial 23 com três pontos centrais, o qual permitiu a identificação dos fatores estatisticamente significativos sobre a variável de resposta. Os fatores estudados foram: a área de transferência de calor (A), analisada em 3 níveis diferentes (0,066 ; 0,1 04 e 0,130 m2); o número de chicanas (No) no casco (O, 3, e 6); e a razão entre as capacidades caloríficas do material sólido e da água (C) que variou também em 3 níveis (0,05; 0,075 e 0,1). A variável de resposta estudada foi o número de unidades de geração de entropia (Ns). Também foram analisadas as seguintes variáveis de resposta: eficiência exergética (N=:), eficiência energética (Ecne) e efetividade do trocador de calor (E). A aplicação do método de minimização de geração de entropia (EGM) e da análise exergética nos resultados obtidos experimentalmente, mostrou que a melhor configuração para o trocador de calor estudado ocorreu quando o diâmetro do tubo imerso no leito estava em seu valor médio, enquanto o número de chicanas e a razão entre as capacidades caloríficas estavam em seus valores máximos. A análise estatística dos resultados mostrou que o número de chicanas e a área de transferência de calor possuem influência significativa sobre o Ns. Verificou-se também que as melhores condições de operação (Ns mínimo e Nc:xe máximo) ocorreram quando a variação da exergia do sólido foi unifonnemente distribuída entre os fluxos de ar e de água. A análise de primeira lei refletida através da eficiência energética do sistema, foi um indicador interessante mas insuficiente para a análise do sistema. Quando esta análise é combinada com a análise exergética e o método de minimização de geração de entropia, os critérios de otimização e a adequada operação do sistema podem ser atingidos. A definição de efetividade do trocador de calor (E), usada tradicionalmente na avaliação deste tipo de equipamento, mostra-se adequada quando só a água é o produto útil, mas quando a intenção é o uso posterior dos fluxos de ar e de água esta definição pode levar a conclusões incompletas

ASSUNTO(S)

recuperação do calor heat recovery termodinamica entropia entropy thermodynamics

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