Projeto de aquecedor vertical tipo casco e tubo para caldo de cana

Abstract

Trocadores de calor são equipamentos utilizados em inúmeros segmentos, estão sujeitos a cargas térmicas e mecânicas, e quando mal projetados podem promover diversos problemas, dentre eles o risco à vida humana. Possuem a característica de difícil dimensionamento, devido à grande quantidade de detalhes distintos em sua estrutura física. Aquecedores verticais tipo casco e tubo são comuns no segmento sucroalcooleiro, sendo bastante utilizado no aquecimento de caldo de cana. O objetivo deste trabalho foi estudar um dos diversos meios de dimensionamento para a execução do projeto de aquecedor vertical tipo casco e tubo para caldo de cana e mostrar que a análise de tensões por elementos finitos é o meio mais favorável e preciso, aplicando-o em parte do equipamento. O programa de pesquisa envolveu primeiramente os conceitos relacionados ao equipamento em questão, em que pôde-se conhecer o tipo e suas características operacionais e construtivas mais comuns na utilização do mesmo no setor sucroalcooleiro. Após a explanação sobre o equipamento e sua utilização, foi apresentada uma breve introdução aos conceitos de análise de tensões por elementos finitos, bem como sua utilização através do software SolidWorks Simulation. Em seguida, apresentaram-se diversas informações sofre vasos de pressão, inclusive a questão de normalização, utilizando como referência os critérios de projeto do Código ASME. Os resultados obtidos consistem no projeto construtivo do tampo de um aquecedor e a apresentação detalhada do dimensionamento do mesmo, bem como a indicação do recurso utilizado para tais dimensionamentos, vinculados aos erros executados por diversas empresas de engenharia e projetos.

Heat exchangers are devices used in many segments, they are are subject to thermal and mechanical loads, and when bad projected can promote various problems, including the risk to human life. They have the characteristic of difficult measuring due to the large amount of different details in its physical structure. Vertical heaters type hull and tube are common in the sugar and ethanol segment, being widely used in sugarcane juice heating. The aim of this study was to check one of the several measuring means for the implementation of vertical heater type hull and tube for sugarcane juice and show that the stress analysis by finite element is the most favorable and accurate means, applying it in the equipment. The research program primarily involved the concepts related to the equipment in question, in which it was possible to know the type and its operational and constructional features more common in the use of it in the sugar and ethanol sector. After the explanation of the equipment and its use, a brief introduction to the analysis of concepts of finite element stress and its use through SolidWorks Simulation software was presented. Then, several information about pressure vessels, including their standardization, using as reference the ASME Code design criteria were presented. The results consist of the construction project of the top of a heater and a detailed presentation of the same design as well as an indication of the resource used to such measuring linked to the errors performed by several engineering companies and projects.