TX
ThermoX Pro v5.0
Dimensionamento e verificação de trocadores de calor

Dados do projeto

Identifique o serviço, selecione o tipo de equipamento e defina o modo de cálculo.

Aguardando cálculo

Identificação

Configuração geral

A versão 5.0 preserva a análise zonal de condensadores e evaporadores e acrescenta catálogo comercial rastreável, pré-seleção por envelope, cotações e RFQ. O motor offline e a seleção comercial permanecem ferramentas de pré-dimensionamento e não substituem propriedades certificadas nem o rating do fabricante.

Gerenciamento do projeto

Dados térmicos e hidráulicos

Informe as condições de processo. Campos de saída podem permanecer vazios quando a carga térmica for definida diretamente.

Entradas editáveis

Lado quente

°C
°C
kPa
kPa
m²·K/W

Lado frio

°C
°C
kPa
kPa
m²·K/W

Módulo de mudança de fase

Defina o refrigerante, o estado de saturação e os trechos de dessuperaquecimento, mudança de fase e sub-resfriamento.

Modelo bifásico preliminar
kPa
°C
K
K
kW/m²
K
W/m²·K
m
%
fração estimada
EstadoExecute o cálculo
Pressão—
Calor latente—
Glide—
O motor termodinâmico é autônomo e aproximado. Misturas são tratadas como pseudofluidos com glide especificado; CO₂ é limitado à região subcrítica. Confirme propriedades e limites de segurança em base externa validada.

Especificação térmica

kW
W/m²·K

Parâmetros econômicos

h/ano
R$/kWh
anos
% a.a.
°C
%
%
Os custos são estimativas paramétricas internas para comparação de alternativas; não representam cotações de fabricantes.

Geometria do equipamento

Os campos servem para verificar um equipamento existente e como ponto de partida do dimensionamento automático.

Duplo tubo selecionado

Duplo tubo — configuração

mm
mm
mm
m

Critérios de fabricação

m
m
A área de referência é a superfície externa do tubo interno. Para geometrias cilíndricas, o cálculo de U considera a razão entre áreas interna e externa.

Casco e tubos — método e feixe tubular

mm
mm
m
Com um passe no casco, o modelo corresponde ao arranjo térmico TEMA E com chicanas segmentais simples. Para dois a quatro passes, a v5.0 usa um modelo térmico equivalente ε–NTU para calcular o fator F; a definição mecânica do cabeçote e das divisões longitudinais deve ser confirmada no projeto de fabricação.

Casco, feixe e chicanas

mm
mm
% Ds
mm
mm
mm

Folgas construtivas e vazamentos

mm
mm
As folgas influenciam diretamente os fatores de vazamento e bypass. Use valores coerentes com a fabricação prevista; folgas excessivas reduzem o coeficiente do lado do casco.

Bocais e decomposição hidráulica

mm
mm
A v5.0 preserva e amplia a perda do lado do casco em região de escoamento cruzado, janelas, entrada/saída e bocais, e a perda dos tubos em atrito, retornos e bocais.

Seleção e método de cálculo

O catálogo é paramétrico e neutro, destinado à pré-seleção. Não representa linha comercial nem substitui curva certificada de fabricante.

Geometria da placa e do canal

mm
mm
m²
mm
mm
mm

Passes, canais e portas

mm
mm
m/s

Limites, calibração e manutenção

kPa
°C
Os limites de pressão, temperatura e junta são verificações preliminares. A pressão admissível real depende do quadro, espessura, código, material e fabricante.

Resultados consolidados

Resumo térmico, hidráulico, geométrico, econômico e verificações automáticas.

Sem resultados
Clique em Calcular para gerar o dimensionamento ou a verificação do equipamento.

Otimização técnico-econômica

Pesquisa configurações discretas e ordena as alternativas por custo, área, perda de carga ou custo do ciclo de vida.

Não executada
mm
m
m/s

Alternativas classificadas

A otimização será executada para o tipo de trocador atualmente selecionado.

Gráficos de desempenho

Perfis térmicos e decomposição das resistências e perdas hidráulicas.

Canvas vetorial local

Perfil de temperatura

Resistências térmicas

Perdas de carga e potência

Desenho esquemático

Representação automática do equipamento com sentidos dos fluxos e dimensões principais.

SVG incorporável ao relatório
O desenho será criado após o cálculo.

Relatório profissional

Memória de cálculo, especificação técnica, resultados, alertas e desenho esquemático.

Pronto para imprimir em PDF

Execute um cálculo para gerar o relatório.

Catálogo comercial, seleção e cotações

Pré-selecione famílias e modelos com rastreabilidade de fonte, monte uma lista curta, compare propostas e gere uma solicitação de cotação técnica.

Seleção preliminar

Contexto calculado do projeto

O mecanismo de compatibilidade usa o último cálculo concluído; limites desconhecidos nunca são tratados como atendimento confirmado.

SituaçãoExecute um cálculo

Governança e rastreabilidade

Regra de integridade. Um registro comercial indica apenas o envelope publicado na fonte cadastrada. O ThermoX não cria curvas de desempenho, áreas, quantidades de placas ou preços oficiais ausentes. A seleção térmica final deve ser emitida ou confirmada pelo fabricante.
Inicializando a base comercial…

Base comercial rastreável

Famílias, modelos e registros do usuário. Use os filtros para localizar tecnologias e serviços.

0 registros
Fabricante / referênciaTecnologia e serviçosCapacidadePressãoTemperaturaVazãoMateriais / aplicaçõesFonte e verificaçãoAções

Pré-seleção pelo cálculo atual

Classificação multifatorial; “compatível preliminarmente” ainda exige rating e proposta do fabricante.

0 resultados
Execute um cálculo e depois a pré-seleção comercial.

Lista curta

Referências a consultar junto aos fabricantes ou representantes.

0 itens
ItemSituaçãoAções

Registrar proposta comercial

Preços são informados pelo usuário e ficam separados das estimativas paramétricas do dimensionamento.

dias

Comparativo de propostas

O valor em BRL usa exclusivamente o câmbio informado no registro.

0 propostas
ReferênciaFornecedorCotação / validadePreçoFrete + custosTotal originalTotal em BRLEntregaAções

Solicitação de cotação — RFQ

Prévia da RFQ

Bibliotecas, métodos e limites

Dados internos do programa e transparência sobre os modelos utilizados.

Verificação profissional necessária

Fluidos incorporados

FluidoFaixaModeloObservação

Materiais incorporados

MaterialkRugosidadeCusto relativo

Séries paramétricas de placas

Geometrias neutras para pré-seleção; não representam produtos comerciais.

SérieÁrea projetadaPortaMáx. placasAção

Biblioteca preliminar de juntas

MaterialFaixa térmica internaAplicação indicativa

Refrigerantes — motor offline v5.0

Constantes críticas e parâmetros internos para a equação de estado; misturas são pseudofluidos.

RefrigeranteT críticaP críticaMassa molarGlideTratamento

Modelos de mudança de fase

Propriedades

Peng–Robinson para equilíbrio e densidades, Lee–Kesler como estimativa auxiliar de pressão de vapor e Watson para calor latente de contingência.

Transferência

Shah simplificado e Nusselt para condensação; Chen/Cooper simplificado para ebulição; cálculo por zonas sensíveis e latentes.

Perda de carga

Modelo homogêneo de equilíbrio ou Lockhart–Martinelli, com parcelas de atrito, aceleração, elevação e perdas locais.

Métodos aplicados

Térmico

Balanço de energia; LMTD; fator F calculado por ε–NTU para um a quatro passes térmicos no casco; resistências em série; Gnielinski, Dittus–Boelter e correlações laminares.

Hidráulico

Darcy–Weisbach; fator de atrito laminar/Haaland; perdas localizadas; potência de bombeamento; Bell–Delaware com correções de configuração, vazamentos e bypass; Kern simplificado para comparação.

Placas

Martin, Muley–Manglik, Khan–Khan, correlação genérica e modelo personalizado; passes independentes, portas, má distribuição, quadro, junta, limpeza e comparação entre métodos.

Mudança de fase

Análise por zonas, qualidade de vapor, superaquecimento, sub-resfriamento, glide, coeficientes bifásicos e pressão de saturação dependente do refrigerante.

Aviso de uso

Esta aplicação é uma ferramenta de apoio ao pré-dimensionamento. Os resultados dependem da qualidade dos dados de entrada, das propriedades adotadas e dos limites das correlações. A seleção final deve ser confirmada por profissional habilitado e, quando houver aquisição de equipamento, pelo fabricante. O programa não substitui projeto detalhado, análise de tensões, verificação de vibração, corrosão, compatibilidade química, códigos de fabricação, inspeção ou responsabilidade técnica.

Manual interativo do ThermoX Pro

Física, métodos de cálculo, roteiro operacional e interpretação dos resultados

Leitura

01 · orientação inicial

Do problema térmico ao equipamento verificável

O ThermoX Pro reúne, em um único arquivo, pré-dimensionamento, verificação de geometria existente, cálculo térmico e hidráulico, mudança de fase, otimização, análise econômica, desenho, relatório e apoio à consulta comercial. Este manual explica tanto o que preencher quanto por que cada grandeza importa fisicamente.

Transferência de calor entre fluido quente e fluido frio O fluido quente perde energia, o calor atravessa as películas e a parede, e o fluido frio recebe a mesma carga em regime permanente. FLUIDO QUENTE ṁh · cph · (Thi − Tho) película + parede + película Q Q FLUIDO FRIO ṁc · cpc · (Tco − Tci)
Ideia central: em regime permanente e sem perdas externas relevantes, a energia retirada do fluido quente é igual à energia recebida pelo fluido frio. O equipamento não “cria frio”; ele oferece área e condições de escoamento para que o calor atravesse uma barreira física.

Situação atual do aplicativo

ConfiguraçãoCarregando…

Rota recomendada para o primeiro uso

1Escolha um exemploComece com água–água, óleo–água ou HVAC para observar um caso coerente.
2Confirme o serviçoDefina tipo, modo, escoamento, material, fluidos, vazões e temperaturas.
3Revise a geometriaVeja quais dimensões serão verificadas ou usadas como ponto de partida.
4Calcule e leia alertasNão interprete apenas a área: examine U, Δp, velocidades, F, margem e limites.
5Otimize e documenteCompare alternativas, gere desenho, relatório e, quando cabível, RFQ.
Escopo técnico: o programa é uma ferramenta de pré-dimensionamento e comparação. Rating garantido, integridade mecânica, vibração, corrosão, compatibilidade química, fabricação, inspeção e atendimento aos códigos aplicáveis exigem validação profissional e, na aquisição, confirmação do fabricante.

02 · arquitetura de uso

O papel de cada tela no encadeamento do cálculo

As telas não são módulos isolados. Dados de processo e geometria alimentam o mesmo núcleo; resultados, otimização, gráficos, desenho, catálogo e relatório reutilizam o último cálculo concluído.

TelaO que você informa ou consultaPergunta técnica respondidaCuidados principais
Dados do projetoIdentificação, tipo, modo, serviço, arranjo e material.Qual problema será resolvido e com qual família construtiva?O tipo escolhido muda totalmente os campos geométricos e as correlações.
Dados térmicosFluidos, vazões, temperaturas, pressões, incrustação, carga, U opcional e parâmetros econômicos.Quanto calor deve ser transferido e sob quais restrições?Consistência de unidades, estado físico, pressão absoluta e balanço das metas.
GeometriaDimensões de duplo tubo, casco e tubos ou placas.A área e os canais disponíveis produzem o desempenho esperado?Diâmetros internos, passes, folgas, bocais, chicanas, portas e limites de quadro.
ResultadosMétricas térmicas, hidráulicas, econômicas, exergéticas, alertas e memória.O caso é viável dentro das hipóteses e limites configurados?Distinguir “resultado calculado” de “resultado validado”.
OtimizaçãoObjetivo, restrições e alternativas discretas.Qual configuração equilibra área, CAPEX, energia e perda de carga?Uma alternativa de Pareto não é automaticamente a melhor para todo projeto.
GráficosPerfis térmicos, resistências, perdas e comparações de modelos.Onde estão as limitações dominantes?Usar os gráficos para diagnóstico, não apenas para apresentação.
DesenhoEsquema SVG gerado a partir do resultado.Como a configuração calculada se organiza conceitualmente?O desenho é esquemático, não desenho de fabricação.
RelatórioMemória, especificação, verificações e limitações.Como registrar premissas e resultados de modo rastreável?Revisar o relatório antes de emitir ou encaminhar.
Catálogo e cotaçõesBase rastreável, pré-seleção, lista curta, propostas e RFQ.Quais famílias merecem consulta ao mercado?Limite não publicado é pendência; preço só existe quando inserido pelo usuário.
Bibliotecas e limitesFluidos, materiais, refrigerantes, séries e métodos internos.Quais dados e modelos sustentam o cálculo?Faixas internas não substituem dados certificados do processo ou fornecedor.

Os três modos de cálculo

Dimensionar por carga/temperaturas

Parte do dever térmico e das metas de temperatura. O programa ajusta uma geometria discreta para fornecer área e margem, respeitando as restrições internas consideradas.

Verificar equipamento existente

Parte da geometria informada, calcula UA/NTU e estima a carga e as temperaturas de saída alcançáveis. É o modo apropriado para um equipamento conhecido.

Calcular desempenho/saída

Também coloca a geometria instalada no centro da análise, com ênfase na previsão de desempenho e temperaturas de saída para as condições informadas.

Prioridade de especificação: quando a carga térmica é preenchida, ela tem prioridade. Sem carga explícita, o programa deriva Q das temperaturas de saída informadas. Se os dois lados implicarem cargas diferentes, a divergência é sinalizada.

03 · primeira lei da termodinâmica

A carga térmica nasce da variação de entalpia

Para fluidos monofásicos com calor específico representativo, a taxa de energia transferida é o produto da vazão mássica, do calor específico e da variação de temperatura. O mesmo Q deve fechar nos dois lados.

Lado quente

Q = ṁh · cp,h · (Th,in − Th,out) O fluido quente perde entalpia sensível. Quanto maiores a vazão ou o calor específico, menor tende a ser sua variação de temperatura para uma mesma carga.

Lado frio

Q = ṁc · cp,c · (Tc,out − Tc,in) O fluido frio recebe a mesma energia em regime permanente idealizado. Uma inconsistência grande entre os dois lados indica metas incompatíveis ou dados incompletos.

Laboratório: carga térmica sensível

Altere os valores e observe como a carga e a taxa de capacidade térmica respondem.

interativo
Carga térmica—
Capacidade térmica C = ṁcp—
Variação |ΔT|—

Como o ThermoX usa o balanço

Metas dos dois lados

Quando as duas temperaturas de saída são informadas, o programa calcula a carga implícita de cada lado, usa uma referência conciliada e emite alerta se a divergência for relevante.

Carga informada

Uma carga positiva preenchida substitui a derivação pelas metas. As saídas são então recalculadas a partir das capacidades térmicas dos fluidos.

Propriedades variáveis

As propriedades internas são avaliadas em temperatura representativa, com iteração. Para fluido personalizado, ρ, cp, μ e k são considerados conforme os valores fornecidos.

Erro frequente: confundir vazão volumétrica com vazão mássica. O programa converte m³/h, L/s e gpm usando a densidade estimada do fluido. Se a densidade estiver errada, o balanço e a hidráulica também estarão.

04 · força motriz térmica

A diferença de temperatura varia ao longo do equipamento

A transferência local depende da diferença entre as temperaturas dos fluidos naquele ponto. Como essa diferença muda ao longo do percurso, usa-se a diferença média logarítmica de temperatura, ou LMTD.

Diferenças terminais ΔTlm = (ΔT1 − ΔT2) / ln(ΔT1/ΔT2) Em contracorrente: ΔT₁ = Th,in − Tc,out e ΔT₂ = Th,out − Tc,in.
Em correntes paralelas: ΔT₁ = Th,in − Tc,in e ΔT₂ = Th,out − Tc,out.

Contracorrente

Os fluidos percorrem sentidos opostos. Em geral, mantém uma força motriz média maior e permite aproximações térmicas mais estreitas.

maior aproveitamento térmicomenor área para o mesmo U e Q

Correntes paralelas

Os fluidos entram pelo mesmo extremo. A diferença térmica começa alta e cai rapidamente, limitando a temperatura de saída alcançável.

perfil convergenteLMTD frequentemente menor

Laboratório: LMTD e cruzamento térmico

Compare os arranjos com as mesmas quatro temperaturas.

interativo
ΔT terminal 1—
ΔT terminal 2—
LMTD—

Por que existe o fator de correção F?

O LMTD básico representa correntes paralelas ou contracorrente ideais. Em casco e tubos multipasse, a distribuição térmica real se afasta desse ideal. O ThermoX calcula um fator F por relações de efetividade–NTU para a configuração de passes e usa:

Q = U · A · F · ΔTlmSe F diminui, a força motriz efetiva diminui; para manter Q, a área requerida aumenta. O limite mínimo configurável ajuda a identificar arranjos termicamente desfavoráveis.
Pinch não positivo: se qualquer diferença terminal ou de fronteira de zona for nula ou negativa, o serviço solicitado não é fisicamente atendido pelo arranjo idealizado. O correto é revisar temperaturas, vazões, carga, configuração ou utilidade — não “forçar” uma área infinita.

05 · desempenho de uma área instalada

Efetividade e NTU ligam geometria, U e capacidade térmica

O método ε–NTU é especialmente útil quando a geometria é conhecida e as temperaturas de saída ainda não são. Ele compara a carga real com a maior carga termodinamicamente possível.

Taxas de capacidade térmica

Ch = ṁhcp,h   |   Cc = ṁccp,c Cmin é o menor valor; Cmax é o maior; Cr = Cmin/Cmax.

Potencial e efetividade

Qmax = Cmin(Th,in − Tc,in) ε = Q/Qmax
Número de unidades de transferênciaNTU = U · A / CminNTU cresce quando aumentam U ou A e diminui quando o lado de menor capacidade térmica transporta mais energia por kelvin. A relação ε(NTU, Cr) depende do arranjo e do tipo de equipamento.

Como cada modo usa essas relações

ModoGrandezas dominantesEncadeamento conceitualSaída principal
DimensionamentoQ, temperaturas-alvo, U calculado e margem.Q e LMTD → área requerida → geometria discreta → verificação de Δp e capacidade.Geometria recomendada e margem térmica.
RatingGeometria, U, vazões e temperaturas de entrada.Geometria → A e U → NTU → ε → Q e temperaturas de saída.Desempenho possível do equipamento existente.
SaídasMesma base física do rating, enfatizando o estado final dos fluidos.UA/Cmin e arranjo → efetividade → balanço de energia.Temperaturas de saída e carga alcançável.
Leitura conjunta: LMTD e ε–NTU não são “métodos concorrentes”. No ThermoX, eles servem para dimensionar, verificar coerência e fechar o desempenho de modos diferentes. Divergências relevantes são transformadas em alerta.

NTU baixo

UA pequeno em relação a Cmin. A efetividade tende a ser baixa e aumentar área ou coeficiente pode produzir ganho significativo.

NTU alto

O sistema se aproxima do limite termodinâmico. Novos aumentos de área oferecem retornos decrescentes.

Efetividade extrema

Valores muito próximos de 100% tornam o resultado sensível a propriedades, incrustação, má distribuição e pequenos erros de temperatura.

06 · caminho do calor

O coeficiente global é limitado pela soma das resistências

O calor atravessa a película convectiva do fluido quente, depósitos, parede metálica, novos depósitos e a película do fluido frio. A maior resistência costuma controlar o desempenho global.

Representação plana simplificada, útil para placas 1/U = 1/hh + Rf,h + t/kw + Rf,c + 1/hc Para tubos cilíndricos, o programa corrige parede e resistências internas pela razão entre áreas interna e externa, adotando a superfície externa do tubo como referência.

Películas convectivas

h depende das propriedades, velocidade, geometria e regime de escoamento. Um gás ou líquido muito viscoso pode dominar 1/U.

Parede

A resistência aumenta com a espessura e diminui com a condutividade do material. Cobre conduz muito mais que aço inoxidável, mas seleção também envolve corrosão, custo e fabricação.

Incrustação

Rf representa depósitos esperados. Ela reduz U sujo em relação ao U limpo e pode elevar área, consumo de bombeamento ou frequência de limpeza.

Laboratório: composição de 1/U

Veja qual resistência domina e como a incrustação altera U.

interativo
U sujo—
U limpo—
Fator U sujo/U limpo—
U imposto pelo usuário: preencher “Coeficiente global imposto” faz o cálculo térmico adotar esse valor, mas o programa preserva o U obtido pelas resistências para comparação. Use essa função apenas com base técnica documentada.

07 · escoamento e custo de mover fluidos

Mais velocidade melhora convecção, mas cobra perda de carga

O desempenho térmico e o hidráulico são acoplados. Aumentar velocidade tende a elevar Reynolds, Nusselt e h, mas a perda de carga cresce aproximadamente com o quadrado da velocidade, além do efeito do fator de atrito.

Reynolds

Re = ρvDh/μ

Compara inércia e viscosidade; ajuda a classificar regime e escolher correlações.

Prandtl

Pr = cpμ/k

Compara difusão de quantidade de movimento e de calor.

Nusselt

Nu = hDh/k

Transforma a correlação de escoamento em coeficiente convectivo.

Darcy–Weisbach

Δp = [fL/Dh + ΣK]ρv²/2

Soma atrito distribuído e perdas localizadas.

Potência hidráulica e potência no eixoPbomba = Δp · Qv / ηA eficiência global de bombeamento converte a potência comunicada ao fluido em demanda estimada de energia. O custo anual usa horas de operação e preço da energia.

Laboratório: velocidade e Reynolds em tubo circular

O exemplo usa vazão mássica e diâmetro interno.

interativo
Velocidade—
Reynolds—
Regime—

Modelos usados conforme a geometria

RegiãoTransferência de calorPerda de cargaO que observar
Tubos e anularCorrelação laminar e combinações de Gnielinski/Dittus–Boelter para regime turbulento ou transição.Darcy–Weisbach, rugosidade e coeficientes K.Diâmetro hidráulico, comprimento total, retornos e bocais.
Lado do cascoBell–Delaware corrigido ou Kern simplificado.Escoamento cruzado, janelas, zonas terminais, vazamentos, bypass e bocais.Folgas, corte e espaçamento de chicanas, feixe e tiras de selagem.
Canais de placasMartin, Muley–Manglik, Khan–Khan, modelo legado ou personalizado.Canais, retornos, portas, distribuição e parcela hidrostática opcional.Chevron, abertura, passes, número de canais e velocidade nas portas.
BifásicoCoeficientes por zona sensível/latente.Homogêneo ou Lockhart–Martinelli, com atrito, aceleração, elevação e perdas locais.Fluxo mássico, qualidade, orientação, distribuição e limites do modelo.
Não otimize apenas o h: uma configuração termicamente intensa pode ser inviável por Δp, erosão, ruído, vibração, má distribuição ou custo energético. A tela de resultados coloca h, velocidade, Re, Δp e potência lado a lado.

08 · geometria e tecnologia

Três famílias, três conjuntos de hipóteses

O tipo de trocador determina a superfície de referência, os caminhos de escoamento, os parâmetros de fabricação e as correlações disponíveis.

Duplo tubo

Dois tubos concêntricos, frequentemente em contracorrente. É conceitualmente simples, modular e útil para pequenas áreas ou serviços severos.

  • Área: superfície externa do tubo interno.
  • Entradas: diâmetros, comprimento, trechos e K adicional.
  • Trade-off: comprimentos elevados podem tornar a solução pouco compacta.

Casco e tubos

Feixe tubular dentro de um casco, com passes, chicanas, bocais e correntes parasitas. Suporta ampla variedade de serviços e construção.

  • Bell–Delaware corrige o h ideal por Jc, Jl, Jb, Jr e Js.
  • Kern oferece comparação simplificada na mesma geometria.
  • Folgas e bypass podem reduzir fortemente o lado do casco.

Placas / compacto

Canais alternados entre placas corrugadas. Produz alta compacidade e coeficientes elevados, com forte sensibilidade a portas, canais e padrão térmico.

  • Construção gaxetada, brasada ou semissoldada.
  • Correlação e padrão H/M/L selecionáveis.
  • Quadro, junta e capacidade de limpeza precisam ser verificados.

Leitura dos campos de casco e tubos

Feixe e passes

Número de tubos e passes determinam tubos por passe, área de fluxo, velocidade e comprimento hidráulico. Passes no casco afetam o modelo térmico equivalente e o fator F.

Chicanas

Espaçamento e corte orientam escoamento cruzado e janelas. Espaçamento reduzido tende a elevar h e Δp; valores extremos podem agravar vibração ou má distribuição.

Folgas e tiras de selagem

Folgas tubo–chicana e casco–chicana criam vazamentos; folga casco–feixe permite bypass. Tiras de selagem reduzem parte do bypass.

Bocais

Diâmetros insuficientes elevam velocidade e perda localizada. O programa mostra a contribuição dos bocais separadamente.

Leitura dos campos de placas

Placas, canais e passes

N placas formam aproximadamente N−1 canais, distribuídos entre os lados. Mais passes aumentam percurso e podem elevar Δp; o equilíbrio de canais influencia velocidade e distribuição.

Chevron e padrão

Ângulos e padrões de alta eficiência intensificam mistura e transferência, normalmente com maior resistência hidráulica.

Portas

A velocidade nas conexões é calculada à parte. Portas pequenas podem dominar a perda total mesmo quando os canais parecem adequados.

Quadro, junta e manutenção

O programa confronta pressão, temperatura, número de placas e faixa preliminar da junta, além de um indicador heurístico de limpeza.

09 · condensadores e evaporadores

Calor sensível e calor latente são calculados por zonas

Em um condensador ou evaporador, a temperatura do refrigerante pode variar pouco durante grande parcela da troca, enquanto a entalpia muda intensamente. Por isso, um único cp·ΔT não representa adequadamente todo o processo.

Dessuperaquecimento
vapor sensível
Condensação
mudança de qualidade x
Sub-resfriamento
líquido sensível
Aquecimento do líquido
pré-aquecimento
Evaporação
mudança de qualidade x
Superaquecimento
vapor sensível

Qualidade de vapor x

x = massa de vapor / massa totalx = 0 representa líquido saturado; x = 1 representa vapor saturado. Na condensação x diminui; na evaporação x aumenta.

Carga latente

Qlat = ṁref · hfg · |xout − xin|As zonas sensíveis usam cp·ΔT; a área total é a soma das áreas de cada zona.

Estado de saturação e propriedades

O motor offline estima pressão/temperatura de saturação com Peng–Robinson e modelos auxiliares; calor latente, densidades, viscosidades, condutividades, tensão superficial e glide alimentam as correlações. Misturas são tratadas como pseudofluidos com glide parametrizado, e o CO₂ é limitado à região subcrítica.

EscolhaOpções no aplicativoFunçãoLimitação importante
CondensaçãoShah interno simplificado, Nusselt em filme ou h imposto.Estimar o coeficiente na zona latente de condensação.A geometria e o regime reais podem exigir correlação específica.
EvaporaçãoChen + Cooper simplificado, Cooper nucleada ou h imposto.Combinar convecção e ebulição nucleada ou usar modelo alternativo.Dryout e fluxo crítico específicos da geometria não são resolvidos integralmente.
Perda bifásicaHomogêneo de equilíbrio ou Lockhart–Martinelli.Somar atrito, aceleração, elevação e perdas locais.Estratificação, instabilidades e distribuição entre canais exigem validação especializada.
BaseVazão do refrigerante ou carga térmica informada.Determinar ṁ ou Q a partir da mudança entálpica configurada.Estados e vazões devem ser fisicamente coerentes.

O que a análise zonal verifica

Área por zona

Az = Qz/(UzFzLMTDz).

Pinch

Menor aproximação térmica em todas as fronteiras de zona.

Fluxo crítico

Razão interna q″/q″crítico comparada ao limite configurado.

Δp bifásica

Parcelas de atrito, aceleração, elevação e singularidades.

Segurança: inflamabilidade, toxicidade, classificação de segurança, carga de refrigerante, detecção, ventilação, alívio, compatibilidade de materiais, retorno de óleo e requisitos ambientais não são resolvidos pelo cálculo térmico. Devem ser tratados no projeto específico.

10 · decisões multicritério

A menor área raramente é a única resposta relevante

Otimizar significa pesquisar configurações discretas, eliminar ou penalizar alternativas que violam restrições e ordenar as restantes por um objetivo. O ThermoX considera área, capacidade, perdas, custo inicial e custo do ciclo de vida.

1Gerar candidatosDiâmetros, comprimentos, passes, métodos, séries, placas, correlações e ângulos.
2Calcular cada casoU, área, Q disponível, Δp, potência, custos e alertas.
3Aplicar restriçõesCarga, margem, Δp, velocidade, dimensões, quadro, pinch e CHF.
4Identificar ParetoAlternativas não dominadas em custo inicial e energia anual.
5Ordenar e aplicarEscolha uma opção e recalcule todo o projeto.

CAPEX

Estimativa paramétrica interna para comparar alternativas. Não é preço de mercado nem substitui cotação.

OPEX e LCC

Energia anual de bombeamento, manutenção/limpeza e valor presente ao longo da vida útil formam o custo do ciclo de vida.

Frente de Pareto

Uma solução é não dominada quando nenhuma outra melhora simultaneamente os critérios comparados sem piorar ao menos um deles.

Valor presente dos custos recorrentesLCC = CAPEX + (Energia anual + Manutenção anual) · fator de anuidadeO fator depende da taxa real e da vida útil informadas. Use parâmetros econômicos coerentes com o estudo.

Segunda lei: por que o sistema mostra exergia?

Dois trocadores podem transferir o mesmo Q e, ainda assim, destruir quantidades diferentes de potencial útil. O ThermoX estima geração de entropia por mistura térmica e soma o consumo de bombeamento para obter uma indicação de destruição de exergia. É um indicador comparativo, não uma análise exergética completa da planta.

Como escolher: primeiro descarte alternativas inviáveis; depois examine a frente de Pareto; finalmente aplique critérios de projeto não modelados, como disponibilidade, manutenção, espaço, materiais, risco, padronização e estratégia de contratação.

11 · conexão entre engenharia e mercado

Pré-selecionar não é prometer desempenho

O módulo comercial usa o último cálculo para comparar o contexto do projeto com envelopes e descrições cadastrados. Ele ajuda a montar uma lista de consulta, registrar propostas e preparar uma RFQ, preservando a separação entre cálculo paramétrico e informação do fornecedor.

1Concluir o cálculoTipo, serviço, Q, pressões, temperaturas, vazões e material formam o contexto.
2Pré-selecionarO algoritmo pontua tipo, tecnologia, serviço, aplicação e limites publicados.
3Montar lista curtaSepare famílias ou modelos que merecem consulta ao fabricante.
4Registrar propostasPreço, frete, custos, câmbio, prazo, validade e observações.
5Emitir RFQLeve condições de processo, desempenho requerido e documentos exigidos.

Rastreabilidade

Registros incorporados identificam fabricante, família ou modelo, tipo de fonte e data de verificação. Cadastros do usuário e bases importadas permanecem identificados separadamente.

Limite desconhecido

A ausência de capacidade, pressão, temperatura ou vazão no registro não é tratada como atendimento. Ela gera uma pendência de confirmação.

Políticas de seleção

Conservadora, equilibrada e exploratória variam o crédito concedido a dados ausentes. O filtro “apenas origem oficial” reduz o universo a registros oficiais incorporados.

Geometria comercial

Somente cadastros com geometria suficientemente completa podem ser aplicados ao módulo de placas. Mesmo assim, o rating do fabricante continua obrigatório.

O que uma boa RFQ deve pedir

Seleção térmica

Propriedades, área efetiva, U limpo/sujo, margem, temperaturas e carga garantida.

Hidráulica

Perdas decompostas, velocidades, distribuição, limites e curvas pertinentes.

Construção

Modelo, materiais, espessuras, placas/tubos, passes, conexões, pressão e temperatura de projeto.

Documentação

Desenhos, pesos, volumes, códigos, ensaios, inspeção, certificados e garantias.

Operação

Instalação, limpeza, manutenção, sobressalentes e condições de desempenho.

Comercial

Preço, tributos, frete, câmbio, Incoterm, prazo, validade e exclusões.

Governança: marcas e famílias cadastradas são referências para consulta, não indicação exclusiva. A especificação deve admitir equivalentes tecnicamente demonstrados quando isso for compatível com a contratação.

12 · interpretação e documentação

Leia o conjunto, não apenas a área instalada

A tela de resultados consolida grandezas térmicas, hidráulicas, geométricas, econômicas e exergéticas. Os alertas transformam limites internos e inconsistências em pontos de revisão.

Indicadores essenciais

Carga e capacidade

Q é a necessidade; capacidade é o que UA·F·LMTD ou o rating da geometria consegue fornecer.

Área e margem

Margem positiva indica capacidade acima da referência; margem excessiva pode significar custo ou controle desfavorável.

U sujo/limpo

Revela o impacto de incrustação e permite identificar a resistência dominante.

Δp e bombeamento

Devem ser comparados aos limites admissíveis e ao custo anual de energia.

F e LMTD

Mostram a qualidade da força motriz térmica e a penalização de configuração.

Re, velocidade e h

Explicam o regime e a intensidade convectiva de cada lado.

Efetividade e NTU

Relacionam o desempenho obtido ao limite termodinâmico e ao UA instalado.

Alertas

Devem ser resolvidos ou justificados antes de usar o resultado como base de decisão.

Atendido / informação favorável Atenção / extrapolação / confirmação Inconsistência ou limite excedido

Produtos gerados pelo sistema

ProdutoConteúdoFormato/açãoUso adequado
Memória resumidaSubstituição numérica das fórmulas principais e decomposição de resultados.Na própria tela de resultados.Auditar premissas e explicar o encadeamento.
GráficosTemperaturas, resistências, perdas, correções de casco, correlações de placas e zonas bifásicas.Canvas local.Diagnóstico visual e comparação.
DesenhoEsquema do equipamento, fluxos e dimensões principais.Exportação SVG.Comunicação conceitual, não fabricação.
RelatórioIdentificação, processo, memória, geometria, hidráulica, economia, alertas, especificação e limitações.Imprimir/salvar PDF ou exportar HTML.Registro técnico preliminar sujeito a revisão.
ProjetoCampos preenchidos e dados comerciais vinculados.Salvar no navegador, exportar/importar JSON.Retomar estudos e transferir cenários.
OtimizaçãoAlternativas classificadas, Pareto, custos e restrições.Exportação CSV.Comparação multicritério.
CotaçõesPropostas inseridas pelo usuário e conversão para BRL.Exportação CSV.Mapa preliminar de propostas.
RFQMinuta com condições e documentos requeridos.Copiar texto ou exportar HTML.Consulta ao mercado após revisão.
Armazenamento: projetos, cadastros comerciais, lista curta e cotações são preservados localmente no navegador quando possível. Exportar JSON é a forma mais segura de manter uma cópia transferível.

13 · diagnóstico

Quando o cálculo falha, a mensagem indica o elo a revisar

A maioria dos erros decorre de incompatibilidade termodinâmica, geometria inválida, unidade incorreta ou estado físico inadequado. Corrigir a causa é preferível a alterar parâmetros apenas para eliminar o alerta.

Mensagem ou sintomaCausa provávelComo revisar
Temperatura quente não supera a friaEntradas invertidas ou serviço selecionado incorretamente.Confirme qual corrente fornece energia e qual a recebe.
Carga alcança ou supera o máximo termodinâmicoQ solicita efetividade igual ou superior a 100%.Aumente utilidade/vazão, mude temperaturas-alvo ou reduza a carga.
Diferença terminal nula ou negativaCruzamento térmico ou pinch impossível.Revise saídas, arranjo e temperaturas de entrada.
Balanço das metas divergenteAs duas temperaturas de saída implicam cargas diferentes.Calcule Q de cada lado e corrija vazão, cp ou meta.
Geometria do duplo tubo inconsistenteOrdem de diâmetros inválida ou comprimento não positivo.Garanta di,tubo < do,tubo < di,anular.
Número de tubos incompatível com passesNão há distribuição inteira de tubos por passe.Use número de tubos múltiplo dos passes.
Passes do casco incompatíveisRelação térmica entre passes de casco e tubos não atendida.Selecione passes nos tubos compatíveis com o múltiplo indicado.
Quadro ou junta excedidosPressão, temperatura ou número de placas acima do informado.Escolha construção/série adequada e confirme dados do fabricante.
Reynolds muito baixoVazão pequena, seção grande ou viscosidade alta.Avalie menor seção, mais passes, outra tecnologia ou risco de incrustação.
Perda de carga excedidaVelocidade, comprimento, passes, bocais ou singularidades excessivos.Amplie área de fluxo/portas, reduza passes ou reveja o limite.
Correlação fora da faixaRe, Pr, ângulo ou geometria extrapolam a faixa interna.Troque correlação/configuração ou obtenha rating especializado.
Pinch/CHF bifásicoAproximação insuficiente ou fluxo de calor elevado.Revise utilidade, área, distribuição, fluxo mássico e modelo específico.

Checklist antes de confiar no resultado

Entradas

  • Unidades e pressão absoluta conferidas.
  • Estado físico coerente com T e P.
  • Vazões representativas do caso de projeto.
  • Propriedades e concentração confirmadas.
  • Fouling compatível com operação e limpeza.

Saídas

  • Balanço energético coerente.
  • F, LMTD, pinch e efetividade plausíveis.
  • Velocidades, Re e Δp dentro dos critérios.
  • Margem sem sub ou superdimensionamento excessivo.
  • Alertas resolvidos ou justificados.

Geometria

  • Dimensões fabricáveis.
  • Passes e canais inteiros.
  • Folgas e bocais realistas.
  • Pressão/temperatura do quadro ou casco verificadas.
  • Acesso para inspeção e limpeza considerado.

Validação externa

  • Propriedades certificadas.
  • Rating do fabricante.
  • Cálculo mecânico e vibração.
  • Compatibilidade química e materiais.
  • Códigos, testes, inspeção e responsabilidade técnica.
Princípio de prudência: um cálculo que “convergiu” apenas demonstra que o modelo numérico encontrou uma solução para as hipóteses fornecidas. Não demonstra, por si só, que a hipótese representa a instalação real ou que o equipamento é seguro.

14 · fixação e consulta rápida

Teste sua leitura e revise os principais termos

Marque uma alternativa em cada questão. O resultado explica o raciocínio, não apenas a resposta.

1. Mantidas as demais condições, o aumento do fator de incrustação tende a:

2. No modo de verificação de um equipamento existente, o encadeamento mais coerente é:

3. Por que aumentar velocidade exige cautela?

4. Uma referência marcada como “compatível preliminarmente” no catálogo significa que:

5. Em uma zona de condensação idealizada, a qualidade de vapor:

Glossário essencial

Área térmica A

Superfície efetiva através da qual o calor é transferido. A referência muda conforme a geometria: superfície externa do tubo interno, superfície externa dos tubos do feixe ou área corrugada ativa das placas.

Coeficiente de película h

Mede a intensidade da convecção entre um fluido e a parede. Depende do escoamento, das propriedades e da geometria; não é uma constante universal do fluido.

Coeficiente global U

Resume todas as resistências térmicas em uma única grandeza por unidade de área e diferença de temperatura.

Fouling / incrustação Rf

Resistência adicional atribuída a depósitos, corrosão ou filmes que se acumulam durante a operação.

LMTD

Diferença média logarítmica de temperatura; representa a força motriz média quando as temperaturas terminais são conhecidas.

Fator F

Correção aplicada ao LMTD ideal para representar configurações multipasse ou não puramente contracorrente.

NTU e efetividade ε

NTU mede UA em relação a Cmin. Efetividade é a fração da carga termodinamicamente máxima efetivamente transferida.

Reynolds, Prandtl e Nusselt

Grupos adimensionais usados para caracterizar regime de escoamento, relação entre difusividades e intensidade convectiva.

Pinch

Menor diferença de temperatura entre as correntes ao longo do trocador ou nas fronteiras das zonas. Deve permanecer positiva no modelo adotado.

Qualidade x e glide

x é a fração mássica de vapor em uma mistura bifásica. Glide é a diferença entre temperaturas de bolha e orvalho de uma mistura zeotrópica à pressão considerada.

CAPEX, OPEX e LCC

CAPEX é custo inicial estimado; OPEX inclui custos recorrentes; LCC traz os custos do ciclo de vida a valor presente.

Pareto

Conjunto de soluções não dominadas: melhorar um critério exige piorar ao menos outro entre os critérios analisados.

Comece aquiAtalhos: Alt+M abre o manual · / busca · ← e → mudam de capítulo

Cadastrar item comercial

Cadastros do usuário são identificados como tal e não alteram os registros oficiais incorporados.

kW
kW
bar
m³/h
°C
°C

Geometria opcional para placas

Quando preenchida de forma consistente, a geometria pode ser aplicada ao módulo de placas como cadastro do usuário.

m²
mm
mm
mm
mm
mm

Aviso técnico

O ThermoX Pro realiza pré-dimensionamentos com correlações de engenharia, incluindo Bell–Delaware, modelos de placas e mudança de fase. O catálogo comercial da versão 5.0 é apenas uma referência rastreável: não constitui seleção garantida, representação comercial ou cotação em tempo real. A validação final deve considerar dados de processo confirmados, propriedades na pressão de operação, rating do fabricante, códigos aplicáveis, fabricação, integridade mecânica e documentação do fornecedor.