Simulacion circuito hidraulico

Sumario

1. Definição do problema         4

1.1 Dimensionamento do sistema        4

1.2 Dimensionamento dos dutos        5

1.3 Acessórios        6

1.4 Esquema do circuito        7

1.5 Perdas de carga        7

1.5.1 Trocadores de calor        7

1.5.2 Torre de resfriamento         7

1.5.3 Válvulas globo        8

1.5.4 Acessórios        8

2. Justificação da alternativa escolhida        9

3. Simulação        9

3.1 Procedimento de simulação        10

3.2 Resultados        11

3.2.1 Situação 1        11

3.2.2 Situação 2        13

3.2.3 Situação 3        13

4. Conclusões        14

5. Bibliografia        15

ANEXO I. Código computacional        16

1. 1. Definição do problema        

No presente trabalho é estudado um circuito hidráulico com finalidade de alimentar um conjunto de 2 trocadores de calor tipo A e 4 trocadores tipo B, todos em paralelo. A vazão de cada trocador pode ser controlada por uma válvula de globo, colocada à sua jusante. A água, armazenada no reservatório R1, é bombeada pela bomba B para passar através dos trocadores. A água é reutilizada após passar por uma torre de resfriamento (TR). Uma válvula de bóia no reservatório R1 controla a entrada de água para compensar a evaporação na torre.

Dados do projeto:

• 2 trocadores A: um passe de 120 tubos com diâmetro interno 30 mm, comprimento 2 m, vazão de projeto (máxima) 80 L/S.
• 4 trocadores B: dois passes de 180 tubos cada, com diâmetro interno 30 mm, comprimento 3 m, vazão de projeto (usual) 120 L/s.
• Bombas disponíveis: H=(10F)-(1F)G-(2F)G2. [H]=m; [G]=m3/s. F=múltiplos de 0,5.
• Válvulas globo: o fator de perda localizada (k) é :válvula totalmente aberta: k=0,9; válvula ¾ aberta: k=13,0; válvula ½ aberta: k=36,0; válvula ¼ aberta: k=112,0.

A seguir é mostrado um esquema do sistema hidráulico em analise.

[pic 1]

1. 1.1 Dimensionamento do sistema

Como pontos de partida para o dimensionamento do circuito hidráulico são definidas quatro longitudes características, esquematizadas na fig.1.

1. A0, longitude do duto definida da saída da bomba até o inicio da ramificação, 15m.

2. A1,...,A6, longitudes dos dutos correspondentes a cada branca de trocadores, 6m.

3. A7, longitude do duto desde a ramificação até a entrada da TR, 15m.

4. A8, longitude do duto desde a saída da TR até o R1, 10m.

1. 1.2 Dimensionamento dos dutos

A tubulação é projetada com o critério de velocidade admissível, para o qual tomamos uma velocidade de 1,2 m/s (Nayyar, 2000).

O diâmetro de desenho determina-se segundo a seguinte equação:

[pic 2]

Onde:

: É a vazão de água que circula a través da tubulação em m3/s.[pic 3]

:É a velocidade de desenho em m/s[pic 4]

Tabela 1. Determinação dos diâmetros adotados para os dutos do sistema

Depois de obter o diâmetro de desenho deve-se selecionar o diâmetro nominal da tubulação a partir das tabelas dependendo do material selecionado. Deve-se verificar que o diâmetro interior seja efetivamente maior que o diâmetro de desenho.

Finalmente se determina a velocidade real para cada tubulação para obter a perda de carga distribuída.

[pic 5]

Onde é o diâmetro interno da tubulação selecionada.[pic 6]

[pic 7]

Onde f é o fator de atrito de Darcy e pode ser calculado com a seguinte relação dada por Churchill (1977):

[pic 8]

Onde

[pic 9]

e

[pic 10]

Tabela 2. Determinação das perdidas de carga distribuídas

1. 1.3 Acessórios

Para um melhor funcionamento do sistema são agregados diferentes tipos de acessórios. Esses são:

1. Filtros, antes de cada trocador assim como antes da bomba é colocado um filtro para assegurar que a água entrando no dispositivo esteja livre de partículas que poderiam dificultar o desempenho dela.
2. Válvula esférica.
3. Válvula de retenção.

1. 1.4 Esquema do circuito

A figura 2 apresenta um esboço do sistema com as longitudes e diâmetros dos dutos escolhidos e uma representação dos acessórios colocados.

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