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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

Departamento: Não Informado

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Ambiental

Tipo do Documento: Dissertação

Título: FABRICAÇÃO E ANÁLISE ESTRUTURAL, MORFOLÓGICA E TERMO HIDRÁULICA DE UM TROCADOR DE CALOR TIPO CIRCUITO IMPRESSO

Orientador
  • MARCIA BARBOSA HENRIQUES MANTELLI
Aluno
  • PAMELA MARA HULSE

Conteúdo

Os trocadores de calor tipo circuito impresso (em inglês, printed circuit heat exchanger ? pche), são uma variação de trocadores de calor compactos e sua fabricação se constitui de dois principais processos: o ataque fotoquímico para a usinagem dos canais e a união por difusão para a solda do núcleo. esta pesquisa foi dividida em três principais etapas. a primeira consistiu em buscar fornecedores nacionais capacitados para realizar a usinagem de canais via ataque fotoquímico, bem como fabricar três placas com canais de diferentes dimensões (semicircular com raio de 1,2 mm, semicircular com raio de 2,4 mm e canais passantes) em chapas com 3 mm de espessura em aço inoxidável aisi 316l e analisar o resultado obtidos a fim de se identificar as limitações do fabricante e verificar a viabilidade de se fabricar um trocador de calor tipo circuito impresso nacionalmente. a segunda etapa consistiu em fabricar um pche de canais semicirculares com raio de 2,4 mm, retos e em escoamento cruzado, com núcleo de dimensões externas 173x173x113 mm. a terceira etapa consistiu em realizar os testes experimentais para a análise termo hidráulica do dispositivo utilizando água no ramal frio e ar no ramal quente, bem como analisar seu desempenho termo hidráulico e comparar com um modelo matemático da literatura. os testes foram realizados no limite da bancada disponível, com reynolds de 835 a 2793 no ramal quente e de 511 a 2081 no ramal frio. como principais resultados obtidos, tem-se que após uma pesquisa de mercado foi encontrado até o presente momento apenas um fornecedor nacional com condições de fabricar as peças na espessura de chapa, material e profundidade dos canais desejada. ainda assim, o pche testado foi fabricado nos limites do processo. as peças fabricadas apresentaram alguns micro-alvéolos observados através do microscópio óptico e do microscópio eletrônico de varredura, e alguns defeitos visíveis a olho nu na região que seria a interface de união das peças. os resultados obtidos nos ensaios de tração foram levemente inferiores aos ensaios realizados pelo grupo na união de placas de 3 mm sem canais, porém, muito similares. o mesmo foi observado qualitativamente ao avaliar a interface de união por metalografia. a área final dos canais foi em média 9% inferior ao esperado no ramal quente e 5% no ramal frio. o trocador de calor testado não apresentou vazamentos aparentes. nos testes experimentais, o ar foi o fluido limitante nas trocas térmicas, devido à baixa capacidade térmica. o máximo calor trocado foi de 4kw, e o maior valor de nusselt no ramal quente, calculado a partir do fator j de colburn, foi de aproximadamente 10. a queda de pressão atingiu 674pa no ramal quente e a 926pa no ramal frio. para o cálculo do fator de atrito experimental, foi proposto um coeficiente de distribuição de velocidade para canais semicirculares, a partir de dados da literatura.

Índice de Shannon: 3.92988

Índice de Gini: 0.930874

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
3,52% 6,66% 5,92% 5,52% 5,04% 4,82% 11,33% 7,12% 10,44% 4,36% 5,97% 4,92% 6,65% 5,84% 4,45% 7,43%
ODS Predominates
ODS 7
ODS 1

3,52%

ODS 2

6,66%

ODS 3

5,92%

ODS 4

5,52%

ODS 5

5,04%

ODS 6

4,82%

ODS 7

11,33%

ODS 8

7,12%

ODS 9

10,44%

ODS 10

4,36%

ODS 11

5,97%

ODS 12

4,92%

ODS 13

6,65%

ODS 14

5,84%

ODS 15

4,45%

ODS 16

7,43%