Simulação numérica para a queda de pressão e transferência de calor em escoamento monofásico em multimicrocanais retangulares

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Monghini, Victor Hugo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Multimicrocanais; Escoamento monofásico; Análise térmica e hidrodinâmica; Modelo numérico laminar; Modelo numérico turbulento; Multimicrochannels.; Single-phase flow; Thermal and hydrodynamic analyses; Laminar numerical model; Turbulent numerical model
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/191807

Pesquisas desenvolvidas na área hidrodinâmica e térmica têm como foco maximizar a troca térmica entre a superfície de aquecimento e o fluido de trabalho para uma menor queda de pressão. Trocadores de calor baseados em microcanais são necessários, por exemplo, na refri-geração de componentes eletrônicos e, também, de células fotovoltaicas de alta concentração a fim de manter as mesmas em suas temperaturas ótimas de operação. Assim, analisar tanto a transferência de calor quanto a queda de pressão torna-se importante para um projeto de tro-cadores de calor compactos usando microcanais. Neste projeto foi desenvolvido um modelo para a solução da queda de pressão e transferência de calor em um escoamento monofásico utilizando um dissipador de calor de multimicrocanais. Modelou-se o escoamento do fluido refrigerante HFE-7100 e da água, no interior de microcanais de um trocador/dissipador de calor submetido a um fluxo de calor prescrito. Resultados de simulações computacionais obti-dos da discretização das equações governantes pelo Método de Volumes Finitos, através do software ANSYS Fluent, foram comparados com resultados analíticos de correlações encon-tradas na literatura e resultados experimentais de HFE-7100 obtidos pelo grupo de pesquisa Nest-n (Núcleo de Estudos em Transferência de Calor e Nanotecnologia, UNESP/FEIS) e resultados experimentais de água advindos de Ortegon et al. (2019). Uma análise do efeito de entrada e saída de fluido nos microcanais foi realizada e constatou-se a presença de turbilhões nos plenums de entrada e saída do trocador de calor. Para os resultados numéricos de HFE-7100, o modelo de escoamento laminar obteve um desvio médio absoluto de 22%, enquanto que para o modelo turbulento o MAEP foi de 8,4% para o número de Nusselt; para a queda de pressão obteve-se um MAEP de 19% e 15,6%, para o modelo laminar e turbulento, respecti-vamente. Para os resultados do escoamento monofásico de água, houve a necessidade de se realizar uma normalização para fins de comparação dos resultados; assim, para o número de Nusselt o MAEP foi de 21,4% e 6,2%, para o modelo laminar e turbulento, respectivamente. Para a queda de pressão, os resultados obtidos numericamente divergiram dos experimentais, fato esse devido a não uniformidade na alimentação na entrada dos microcanais.