Intensificação da transferência de calor em trocador de calor compacto de aleta ondulada através de geradores de vórtices longitudinais

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Bandini, Lais Stocco
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Trocador de calor compacto; Gerador de vórtice; Transferência de calor; Técnica passiva; Dinâmica dos fluidos computacional; Compact heat exchanger; Vortex generators; Heat transfer; Passive technique; Computational fluid dynamics
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/202866

Considerando a necessidade atual de pesquisas contínuas para o desenvolvimento de trocadores de calor de alta eficiência com baixa penalização na queda de pressão, visando a redução de custos com materiais e processo de fabricação. O presente trabalho avalia a intensificação da transferência de calor em um trocador de calor compacto operando em baixo número de Reynolds, que são característicos em sistemas de refrigeração e condicionamento de ar, através da combinação de técnicas passivas com aletas onduladas e geradores de vórtices longitudinais. A modelagem computacional considera um modelo tridimensional, com um escoamento incompressível, em regime estacionário e turbulento. O trocador de calor com aletas onduladas será avaliado considerando tubos circulares e elípticos combinados à geradores de vórtices do tipo delta-winglet e retangular-winglet, com razão de aspecto 2 e ângulos de ataque de 15°, 30° e 45°. A transferência de calor é avaliada pelo Fator de Colburn e a queda de pressão é analisada pelo Fator de Atrito. Em comparação com o trocador de calor de referência (sem geradores de vórtices), os resultados mostraram aumento na transferência de calor de 41% com o uso de tubos elípticos associados a um gerador de vórtice tipo winglet-retangular. Para o fator de atrito, a configuração com geradores de vórtice do tipo winglet-retangular apresentou queda de pressão maior que a do tipo delta-winglet e os arranjos de tubos circulares apresentaram fator de atrito maior que os tubos elípticos. De maneira geral, os resultados mostraram que a técnica passiva composta é eficaz para aumentar a troca de calor em trocadores de calor compactos, permitindo, entre outros aspectos, a redução de materiais em seu processo de fabricação e nos processos de manufatura.