Aqui está uma análise do perfil de temperatura para um trocador de calor de fluxo cruzado, especificamente quando ambos os fluidos não são misturados:
🔥 Trocador de calor de fluxo cruzado – ambos os fluidos não misturados
➤ Arranjo de fluxo:
- Um fluido flui horizontalmente (digamos, fluido quente em tubos).
- O outro fluxo é vertical (por exemplo, ar frio através dos tubos).
- Não misturar os fluidos, nem dentro de um mesmo fluido nem entre eles.
📈 Descrição do Perfil de Temperatura:
▪ Fluido quente:
- Temperatura de entrada: Alto.
- À medida que flui, perde calor ao fluido frio.
- Temperatura de saída: Menor que na entrada, mas não uniforme em todo o trocador devido ao tempo de contato variável.
▪ Fluido frio:
- Temperatura de entrada: Baixo.
- Ganha calor ao fluir pelos tubos quentes.
- Temperatura de saídaMaior, mas também varia conforme o trocador de calor.
🌀 Devido ao fluxo cruzado e à ausência de mistura:
- Cada ponto no trocador vê um gradiente de temperatura diferente, dependendo do tempo que cada fluido esteve em contato com a superfície.
- A distribuição de temperatura é não linear e mais complexos do que nos trocadores de calor de fluxo contracorrente ou de fluxo paralelo.
📊 Perfil de temperatura típico (esquema):
↑ Fluido frio em
│
Alto │ ┌──────────────┐
Temperatura │ │ │
│ │ │ → Fluido quente em (lado direito)
│ │ │
↓ └──────────────┘
Saída de fluido frio ← Saída de fluido quente
⬇ Curvas de temperatura:
- Líquido frio aquece gradualmente — a curva começa baixa e descreve um arco ascendente.
- Fluido quente Esfria — começa alto e descreve uma curva para baixo.
- As curvas são não paralelo, e não simétrico devido à geometria do fluxo cruzado e à taxa variável de troca de calor.
🔍 Eficiência:
- A eficácia depende de relação de capacidade térmica e o NTU (Número de Unidades de Transferência).
- Geralmente menos eficiente do que contracorrente, mas mais eficiente do que fluxo paralelo.