Simulação numérica do escoamento cruzado em cilindros em tandem dentro de um canal e proposta de correlação para o número de nusselt médio

• Autor(a) principal: Ferrari, Marco Aurélio
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10264
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::CONTROLE NUMERICO; Análise numérica; Escoamento; Meios de transferência de calor; Numerical analysis; Runoff; Heat-transfer media

Coletores solares a vácuo com o passar dos anos têm sido cada vez mais utilizados no aquecimento de água para o uso doméstico. Esses aquecedores são compostos de vários termossifões que absorvem a energia solar e transfere para a água a ser aquecida. A transferência de calor ocorre através do escoamento cruzado da água dentro de um canal ao redor da seção do condensador do termossifão. A determinação para a taxa de transferência de calor é realizada através de uma correlação para o número de Nusselt. Porém para a geometria existente no coletor solar a vácuo não é conhecida uma correlação para o número de Nusselt. Neste trabalho é realizada através de simulação numérica a análise da influência de parâmetros geométricos e do número de Reynolds sobre o número de Nusselt no escoamento cruzado em torno de cilindros em tandem dentro de um canal. Além disso, é analisado o efeito da largura do canal onde ocorre o escoamento, a distância entre os cilindros e o número de cilindros dentro do canal. As equações de transporte e energia são resolvidas através do programa de dinâmica de fluidos computacional ANSYS/FLUENT. O problema é tratado de forma transiente devido à formação de vórtices na região posterior aos cilindros. Os resultados demonstram que: (i) um aumento na distância entre os cilindros causa um aumento no número de Nusselt médio; (ii) um aumento na largura do canal, tem efeito inverso, causando uma diminuição do número de Nusselt médio; (iii) o aumento do número de Reynolds, avaliado entre 80 e 200, ocasiona um aumento do número de Nusselt médio; (iv)o número de Nusselt médio diminui com aumento do número de cilindros contidos dentro do canal, porém a temperatura de saída média aumenta. A partir dos dados numéricos é proposta uma correlação para o número de Nusselt.