Cálculo da efetividade de temperatura e do fator de correção LMTD de trocadores de calor de fluxo cruzado

• Autor(a) principal: Maturana, Rodrigo Salles
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-10082020-093807/
• topic: Correction factor; Crossflow; Efetividade; Effectiveness; Fator de correção; Fluxo cruzado; Heat exchanger; Trocadores de calor

O intenso uso de trocadores de calor nas indústrias – como química, automotiva e de refrigeração criou a necessidade de ferramentas computacionais que possam predizer de forma mais precisa seu desempenho térmico. Por esse motivo, essa dissertação tem por intuito descrever e apresentar uma metodologia numérica de simulação térmica de trocadores de calor de fluxo cruzado. A metodologia apresentada no Capítulo 3 tem sido empregada para simular diversas configurações de trocadores de fluxo cruzado, e permite calcular numericamente dados dos parâmetros de desempenho térmico pelo método da efetividade - números de unidades de transferência (ε-NUT) para arranjos de escoamento simples e complexos. A exatidão dos dados simulados tem sido confirmada através da comparação com relações analíticas teóricas da literatura para trocadores de fluxo cruzado com uma a quatro fileiras, e para arranjos paralelo e contracorrente cruzados com um a quatro passes. Baseado no uso do método matricial para o cálculo da efetividade ε, foi permitido a obtenção de relações teóricas da efetividade para trocadores de calor de uso industrial, por exemplo, trocadores de calor com a configuração em formato Z. Finalmente, no capítulo 4, a comparação entre os casos contracorrente e paralelo-cruzado, permitindo a obtenção de relações analíticas para doze configurações gerais diferentes, incluindo arranjos de fluxo cruzado com várias fileiras de tubos (circuitos do fluido interno), e arranjos, paralelo e contracorrente-cruzados, com vários passes do fluido interno e várias fileiras de tubos (circuitos). Em todos os casos, tem-se obtido resultados bastantes precisos numa faixa de valores extensa das variáveis NUT e C*. Os procedimentos propostos constituem ferramentas de pesquisa muito úteis para estudos teóricos e experimentais sobre o desempenho térmico de trocadores de calor de fluxo cruzado. Os métodos estudados permitem calcular o fator de correção F do método da diferença média logarítmica de temperaturas, assim como parâmetros de desempenho relacionados com a geração de entropia e o novo conceito de eficiência do trocador de calor.