Otimização geométrica de arranjos tubulares submetidos a escoamento externo utilizando contructal design

• Autor(a) principal: Pedrotti, Vagner Andrade
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da FURG (RI FURG)
• Texto Completo: http://repositorio.furg.br/handle/1/8969
• topic: Transferência de calor; Constructal Design; Otimização; Matriz Tubular; Heat transfer; Constructal Design; Optimization; Tubular Array

O objetivo deste trabalho é realizar a otimização geométrica de um arranjo de tubos submetido a um escoamento externo, visando aumentar a eficiência térmica, i.e., a troca térmica entre os cilindros e o fluido. Considerando um escoamento externo em uma matriz tubular, em tese, cada cilindro pode ser colocado em qualquer posição dentro de uma região pré-definida. Busca-se, no entanto, um arranjo otimizado onde a transferência de calor seja maximizada. Neste trabalho, através da metodologia conhecida como Constructal Design, são “construídos” arranjos otimizados para diferentes condições de escoamento. A eficiência do método é avaliada através da comparação dos resultados obtidos com resultados calculados para arranjos comumente encontrados na literatura. Trata-se de um escoamento forçado, bidimensional, laminar, permanente e incompressível. A área de ocupação dos cilindros é mantida constante, sendo o diâmetro dos tubos D = 0,1m. Quatro restrições para a distância mínima entre os tubos são avaliadas: p = 1D, p = 1,25D, p = 1,5D e p = 2D. Foram realizados estudos em matrizes com até 16 cilindros, sendo avaliada a troca térmica para Número de Reynolds ReD = 10, ReD = 50, ReD = 100 e Número de Prandtl Pr = 0,71. Os resultados obtidos mostram que a restrição de distância e o número de Reynolds possuem influência sobre a formação dos arranjos. Das análises, na maioria dos casos, a restrição 1,5D levou à construção de arranjos mais eficientes termicamente.