Estudo da transferência de calor por convecção mista em dutos horizontais e verticais

• Main Author: DIAS, João Batista
• Publication Date: 2002
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da UNIFEI (RIUNIFEI)
• Download full: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3490
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA; Transferência de calor; Convecção mista; Método de elementos finitos numéricos; Métodos numéricos; Dutos horizontais; Dutos verticais

No presente trabalho utiliza-se o método de elementos finitos com o elemento triangular linear e a formulação de Galerkin para estudar a transferência de calor por convecção mista em dutos horizontais e verticais. O escoamento é considerado bidimensional, desenvolvido, laminar e não permanente. É admitida a aproximação de Boussinesq. O fluido de trabalho é o ar (Pr = 0,7). Foram desenvolvidos programas computacionais em linguagem FORTRAN para calcular, conforme o caso estudado, o número de Nusselt local e médio, o produto médio do fator de atrito pelo número de Reynolds, a velocidade axial adimensional média, a temperatura adimensional média e as distribuições de função corrente, velocidade axial adimensional, temperatura adimensional e vorticidade. Foram estudados três problemas de convecção mista em dutos horizontais, a saber: duto retangular horizontal com cilindro interno aquecido, duto retangular horizontal de seção transversal inclinada com cilindro interno aquecido e tubo horizontal com uma placa interna excêntrica. A placa é considerada termicamente isolada. Para os três casos o aquecimento se dá por fluxo de calor axial uniforme com temperatura circunferencial uniforme. Foram estudados 4 problemas de convecção mista em escoamentos verticais, a saber: duto vertical elíptico, banco de tubos alinhados entre placas verticais, banco de tubos alinhados em um escoamento vertical e banco de tubos alternados em um escoamento vertical. No duto elíptico o aquecimento ocorre por fluxo de calor axial uniforme e temperatura periférica uniforme. Nos bancos de tubos o aquecimento se dá por temperatura uniforme, as placas são termicamente isoladas e o fluido tem temperatura e velocidade uniformes na entrada. Os programas desenvolvidos são validados para diversos problemas e os desvios encontrados são considerados suficientemente pequenos para tornarem estes programas aptos para serem utilizados nos problemas propostos.