Dimensionamento e simulação de um trocador de calor do tipo casco-tubo de pequenas dimensões
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Trabalho de conclusão de curso |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Monografias da UFMT |
Texto Completo: | http://bdm.ufmt.br/handle/1/1861 |
Resumo: | Thermal exchange between two fluids that are at different temperatures and separated by a solid wall occurs in many engineering applications and the device used to carry out this process is called a heat exchanger. There are several configurations of heat exchangers, which can be classified according to the type of fluid flow, construction or demand for thermal exchange. In the present study, the shell-and-tube heat exchanger, which is intensively used for industrial applications, will be addressed. In a shell-and-tube heat exchanger design, it is necessary to analyze the best construction for the process in which it will be used. For this, an analytical dimensioning of the heat exchanger was carried out using Bell-Delaware’s Method, a widespread and well accurate method for dimensioning of shell-and-tube. To analyze results obtained analytically, a computer simulation (CFD) was performed using ANSYS-CFX Student version software in order to evaluate thermal exchange performed by the equipment. In order to obtain a precise simulation, mesh generation was evaluated, which is one of the main quality control parameters of a simulation. End results showed a good approximation between analytical and computational methods, indicating that the simulation was assertive, however, with a low percentage of error. In order to analyze the influence of the baffles cut on the thermal exchange, the same system was simulated for larger baffle cuts. |
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Dimensionamento e simulação de um trocador de calor do tipo casco-tubo de pequenas dimensõesCNPQ::ENGENHARIASTrocador de calor casco-tuboDimensionamentoSimulaçãoCFDMétodo bell-delawareShell-and-tube heat exchangerDesignSimulationCFDBell-delaware methodThermal exchange between two fluids that are at different temperatures and separated by a solid wall occurs in many engineering applications and the device used to carry out this process is called a heat exchanger. There are several configurations of heat exchangers, which can be classified according to the type of fluid flow, construction or demand for thermal exchange. In the present study, the shell-and-tube heat exchanger, which is intensively used for industrial applications, will be addressed. In a shell-and-tube heat exchanger design, it is necessary to analyze the best construction for the process in which it will be used. For this, an analytical dimensioning of the heat exchanger was carried out using Bell-Delaware’s Method, a widespread and well accurate method for dimensioning of shell-and-tube. To analyze results obtained analytically, a computer simulation (CFD) was performed using ANSYS-CFX Student version software in order to evaluate thermal exchange performed by the equipment. In order to obtain a precise simulation, mesh generation was evaluated, which is one of the main quality control parameters of a simulation. End results showed a good approximation between analytical and computational methods, indicating that the simulation was assertive, however, with a low percentage of error. In order to analyze the influence of the baffles cut on the thermal exchange, the same system was simulated for larger baffle cuts.A troca térmica entre dois fluidos que estão em temperaturas diferentes e separados por uma parede sólida ocorre em muitas aplicações de engenharia e o dispositivo utilizado para realizar este processo é denominado trocador de calor. Existem diversas configurações de trocadores de calor, podendo ser classificados de acordo com o tipo de escoamento do fluido, características construtivas ou demanda de troca térmica. No presente estudo, será abordado o trocador de calor casco-tubo, intensamente utilizado para aplicações industriais. No projeto de um trocador de calor casco-tubo é necessário analisar a melhor construção para o processo no qual ele será utilizado. Para isso, foi realizado o dimensionamento analítico do trocador de calor através do Método Bell-Delaware, um método difundido para o dimensionamento de trocadores cascotubo e que apresenta boa acurácia. Para analisar o resultado obtido analiticamente, foi realizado uma simulação computacional (CFD) utilizando o software ANSYS-CFX versão Student no intuito de avaliar a troca térmica realizada pelo equipamento. Para obter uma simulação com boa precisão avaliou-se a geração da malha, que é um dos principais parâmetros de qualidade de uma simulação. Os resultados mostraram uma boa aproximação entre o método analítico e computacional, indicando que a simulação foi assertiva, porém, com uma baixa porcentagem de erro. Para analisar a influência do corte das chicanas na troca térmica, foi simulado o mesmo sistema para cortes de chicanas maiores.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Engenharia – Várzea GrandeUFMT CUVG - Várzea GrandeEngenharia Química - CUVGRamirez, Maribel Valverde232.886.198-90http://lattes.cnpq.br/9371597807489520Ramirez, Maribel Valverde232.886.198-90http://lattes.cnpq.br/9371597807489520Felizardo, Marcos Paulo229.251.958-57http://lattes.cnpq.br/2619821530278648Oliveira, Mauro Lucio Naves393.525.526-87Martins, Mickaela Yuriko2021-06-11T19:19:47Z2021-05-282021-06-11T19:19:47Z2021-05-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/datasetMARTINS, Mickaela Yuriko. Dimensionamento e simulação de um trocador de calor do tipo casco-tubo de pequenas dimensões. 64 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Faculdade de Engenharia, Universidade Federal de Mato Grosso, Cuiabá, 2021.http://bdm.ufmt.br/handle/1/1861porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2021-06-19T07:00:35Zoai:localhost:1/1861Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.ufmt.br/PUBhttp://200.129.241.122/oai/requestopendoar:2021-06-19T07:00:35falseBiblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.ufmt.br/PUBhttp://200.129.241.122/oai/requestbibliotecacentral@ufmt.br||opendoar:2021-06-19T07:00:35Biblioteca Digital de Monografias da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false |
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