Base de conhecimento
Um radiador ou dry cooler é vendido por sua capacidade de resfriamento em quilowatts, e esse número é o valor mais mal interpretado do setor, porque nada significa sem as condições para as quais foi calculado. Este guia explica a aritmética por trás dele - o balanço térmico do lado do líquido, do lado do ar e através da serpentina - e os três ou quatro valores que devem acompanhar uma capacidade para que ela seja comparável.
O lado do líquido: vazão, calor específico, diferença de temperatura
O calor que um líquido cede é sua vazão mássica multiplicada pelo seu calor específico e pela queda de temperatura. Para a água, isso é aproximadamente 1,16 kW para cada metro cúbico por hora resfriado em um kelvin: uma vazão de 100 m³/h resfriada de 90 a 82 °C rejeita cerca de 930 kW. Uma mistura de glicol tem calor específico menor e densidade maior; com 50 % de etilenoglicol o valor é de cerca de 1,0 kW por m³/h e kelvin, de modo que a mesma vazão e as mesmas temperaturas rejeitam cerca de 15 % menos calor - ou, invertendo, o mesmo calor exige uma queda de temperatura maior ou mais vazão.
A folha de dados do motor fixa dois dos três: a vazão e o calor. A queda de temperatura decorre deles, e o radiador deve entregá-la na temperatura de entrada declarada.
O lado do ar: vazão mássica e elevação de temperatura
O mesmo calor chega ao ar: vazão mássica do ar multiplicada pelo seu calor específico e pela sua elevação de temperatura. O ar transporta cerca de 0,34 W por metro cúbico por hora e kelvin ao nível do mar e a 20 °C, menos quando está quente ou rarefeito; rejeitar 930 kW com uma elevação de temperatura do ar de 15 K exige aproximadamente 180.000 m³/h. É por isso que os radiadores são grandes e por que a altitude - 10 % menos densidade a cada 1.000 m - e a temperatura ambiente de projeto alteram a vazão de ar que os ventiladores devem fornecer.
Através da serpentina: aproximação e diferença inicial de temperatura
A serpentina transfere o calor do líquido ao ar por meio de sua superfície, impulsionada pela diferença de temperatura entre os dois. Dois valores descrevem o quão difícil isso é. A diferença inicial de temperatura (ITD) é a entrada do líquido menos a entrada do ar: um líquido de arrefecimento a 90 °C com ambiente de 40 °C dá 50 K, o mesmo líquido com ambiente de 50 °C dá 40 K - um quinto a menos de força motriz e, grosso modo, um quinto a mais de superfície para o mesmo calor. A aproximação é a saída do líquido menos a entrada do ar: quanto menor ela for, maior a serpentina, e um dry cooler não consegue torná-la zero.
Para uma dada serpentina, a capacidade é aproximadamente proporcional à ITD, que é a forma mais rápida de ver o que uma mudança de temperatura ambiente faz: uma unidade dimensionada para 500 kW a 40 °C de ambiente com líquido a 90 °C fica com cerca de 400 kW a 50 °C.
Por que uma capacidade precisa de suas condições
O mesmo radiador é uma unidade de 500 kW em um conjunto de condições e uma unidade de 400 kW em outro. Uma capacidade só está completa, portanto, com as temperaturas de entrada e saída do líquido, a vazão, a porcentagem de glicol, a temperatura de entrada do ar e a altitude - e, para comparações exatas, a base de umidade. Duas ofertas só são comparadas depois de levadas às mesmas condições; uma oferta mais barata em uma temperatura ambiente menor é uma oferta para outro local. A TECS imprime todas essas condições na folha de dados, ao lado da capacidade requerida e da calculada, para que qualquer pessoa com a folha de dados do motor em mãos possa conferir o número.
Em resumo
- Água: cerca de 1,16 kW por m³/h e kelvin; glicol a 50 % cerca de 1,0
- Ar: cerca de 0,34 W por m³/h e kelvin ao nível do mar e a 20 °C
- A ITD move a serpentina; um ambiente mais quente significa menos ITD e mais superfície
- A aproximação é o limite que um dry cooler não consegue ultrapassar
- Uma capacidade só está completa com suas temperaturas, vazão, glicol, temperatura ambiente e altitude
- A TECS declara todos eles na folha de dados, ao lado da capacidade requerida e da calculada
O que enviar com a consulta
- Calor a ser rejeitado, ou a vazão e as temperaturas que o definem
- Líquido: água ou a mistura de glicol e a porcentagem
- Temperatura de entrada do ar de projeto e altitude
- Temperatura de saída do líquido requerida ou a aproximação permitida
- Limite de perda de carga do lado do líquido
- Local, limite de ruído e espaço, para o projeto que se segue
Perguntas frequentes
Como converto kW em kcal/h ou BTU/h?
1 kW = 860 kcal/h = 3.412 BTU/h. As folhas de dados de motores de diferentes fabricantes usam as três; o projeto do radiador usa kW.
Por que meu radiador de 500 kW rejeita apenas 420 kW?
Verifique as condições: uma temperatura ambiente mais quente que a do projeto, uma entrada de líquido mais baixa, mais glicol, uma serpentina suja ou uma altitude que não constava da consulta cobram, cada uma, sua parte. A folha de dados informa para que condições os 500 kW foram calculados.
A capacidade pode ser aumentada com mais vazão?
Mais vazão na mesma temperatura de entrada aumenta um pouco a capacidade e muito a perda de carga; os limites de vazão e de perda de carga do fabricante do motor a delimitam. Mais superfície ou mais ar é a forma usual.
O que é uma boa aproximação para um dry cooler?
De cinco a dez kelvin é usual em radiadores de motor, em que o líquido de arrefecimento está quente; aproximações menores são possíveis, mas cada kelvin custa superfície. Abaixo de cerca de três kelvin a unidade se torna muito grande.
A umidade conta na capacidade?
O ar úmido é um pouco mais leve e transporta vapor que também é aquecido; os efeitos são de alguns por cento em um local quente e úmido. A folha de dados declara a base, para que os valores possam ser comparados.
Fale conosco
Envie-nos a carga térmica, as temperaturas e vazões dos fluidos, as condições ambientes e os limites da instalação. Respondemos com uma proposta de projeto - ou escreva para nós pelo WhatsApp.
