Simulação do escoamento em microcanais rugosos

• Autor(a) principal: Takara, Rafael Barros
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/18499
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA; Microcanais; Escoamento; Transferência de calor

A crescente demanda por energia, as limitações de espaço para os equipamentos industriais, a economia de energia e materiais e a facilidade para manuseio, tem levado a um aumento da demanda por dispositivos leves e miniaturizados na indústria. Nos trocadores de calor, por exemplo, tem havido demanda por taxas de trocas maiores e diminuição no tamanho destes. O tema de microcanais, portanto, tem entrado em relevância pois quanto menores o tamanho de canal maior será a taxa de troca e menor será o tamanho da unidade. Avanços atuais das técnicas em micromáquinas e microminiaturização tem possibilitado a fabricação de microcanais. Os microcanais poderão futuramente fazer parte de projetos de trocadores de calor mais eficientes, e desta forma, tem atraído um grande número de pesquisas. Diversos estudos tem sido feitos tentando validar as equações clássicas de escoamento e de transferência de calor pois as correlações clássicas usadas em escoamentos em escala macroscópica ainda não estão bem estabelecidas para os microcanais. Quando os microcanais estiverem apropriadamente pesquisados, dispositivos contendo microcanais poderão ser eficientemente utilizados em diversos setores industriais como o energético, automotivo, aeroespacial, eletrônico, etc. Este trabalho tem como objetivo estudar o escoamento característico dos microcanais rugosos (laminares e incompressíveis), como os que aparecem em sistemas de selagem aplicados em cilindros de freio de motores, por meio de simulações numéricas e pelas equações de escoamentos viscosos em escala macroscópica. Foi usada uma metodologia adaptada, que inclui efeitos de rugosidade, para fazer o cálculo do escoamento e perda de carga. O microcanal rugoso foi construído com a mesma resistência ao escoamento de um microcanal liso equivalente por meio de um algoritmo desenvolvido para gerar as rugosidades de forma aleatória. Com os resultados das simulações nestes microcanais rugosos pôde-se verificar a distribuição aleatória das rugosidades assim como comparar resultados do escoamento teóricos com os simulados.