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Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado

Centro: Tecnológico

Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Ambiental

Tipo do Documento: Tese

Título: THERMAL AND HYDRAULIC MODELING OF DIFFUSION-BONDED COMPACT HEAT EXCHANGERS

Orientador
  • MARCIA BARBOSA HENRIQUES MANTELLI
Aluno
  • ANDRES PAUL SARMIENTO CAJAMARCA

Conteúdo

A crescente demanda do consumo de energia tem levado à busca de sistemas e dispositivos térmicos mais eficientes. esse esforço levou ao desenvolvimento de técnicas de intensificação da transferência de calor destinadas a atender tanto à conservação de energia quanto ao aprimoramento da eficiência global. um dos dispositivos críticos para melhorias são os trocadores de calor, que precisam aliar um excelente comportamento termo-hidráulico e alta confiabilidade estrutural em um volume reduzido. nesse sentido, trocadores de calor unidos por difusão (dbhe) aparecem como fortes candidatos para atender a esses requisitos, uma vez que combinam altas taxas de transferência de calor e robustez, o que permite que trabalhem com escoamentos sujeitos à altas pressões e temperaturas. para o projeto e avaliação de dbhe vários modelos têm sido propostos para estimar a transferência de calor e variação de pressão no dispositivo. no entanto, modelos específicos e dependentes do tipo de canal têm sido propostos. desta forma, a presente tese de doutorado tem como foco o desenvolvimento de modelos gerais para avaliação e dimensionamento de dbhe de alta eficiência. para atender o objetivo, foram desenvolvidos modelos fundamentais para a predição da transferência de calor e do escoamento de fluidos, assim como modelos globais para o projeto de trocadores de calor. modelos teóricos que relacionam o número de nusselt e de fanning para canais circulares e não circulares são apresentados. é mostrado que, modelos assintóticos para escoamentos laminar e turbulento, juntamente com o uso de comprimentos característicos apropriados, resulta em um modelo que apresenta boas previsões para um grande número de dados experimentais da literatura, considerando-se prescritos ou o fluxo de calor uniforme ou a temperatura. o erro quadrático médio obtido com este modelo é por volta de 10,0%, menor do que outras correlações da literatura. foi desenvolvida uma análise numérica do escoamento de fluido, visando o estudo do comprimento de desenvolvimento hidrodinâmico em minicanais quadrados e retangulares. a partir da comparação com estes resultados da simulação numérica, foi selecionada uma correlação da literatura que se mostrou mais adequada. além disso, o modelo de atrito de fanning da literatura foi reescrito em termos da raiz quadrada da área da seção transversal do canal, o que permite a estimativa dos fatores de atrito de fanning para canais circulares e não circulares, para regimes de escoamento laminar, transição, turbulento e turbulento desenvolvido. por outro lado, foram desenvolvidos modelos genéricos e robustos para o projeto de térmico e hidráulico de dbhe, para canais retos retangulares e semicirculares. este modelo combina: método ¿ - nut, modelos de nusselt e de fator de atrito de fanning, efeitos de condução axial e modelos de perdas de calor. comparações entre o modelo teórico proposto e dados experimentais da literatura mostraram excelente concordância.

Pós-processamento: Índice de Shannon: 3.80713

ODS 1 ODS 2 ODS 3 ODS 4 ODS 5 ODS 6 ODS 7 ODS 8 ODS 9 ODS 10 ODS 11 ODS 12 ODS 13 ODS 14 ODS 15 ODS 16
4,27% 4,06% 4,97% 4,02% 3,58% 4,39% 19,71% 4,90% 6,52% 4,95% 7,14% 4,64% 10,28% 5,44% 5,64% 5,49%
ODS Predominates
ODS 7
ODS 1

4,27%

ODS 2

4,06%

ODS 3

4,97%

ODS 4

4,02%

ODS 5

3,58%

ODS 6

4,39%

ODS 7

19,71%

ODS 8

4,90%

ODS 9

6,52%

ODS 10

4,95%

ODS 11

7,14%

ODS 12

4,64%

ODS 13

10,28%

ODS 14

5,44%

ODS 15

5,64%

ODS 16

5,49%