
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 |
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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


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%