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Type: TESE
Degree Level: Doutorado
Title: Analise numerica do desempenho termico de trocadores de calor de correntes cruzadas
Title Alternative: Numerical analysis of thermal performance of crossflow heat exchangers
Author: Tomazeti, Cristina Autuori
Advisor: Altemani, Carlos Alberto Carrasco, 1948-
Abstract: Resumo: Uma análise foi desenvolvida para avaliar o desempenho de trocadores de calor compactos de correntes cruzadas de placas aletadas com canais de seção transversal arbitrária. Os coeficientes convectivo e de atrito foram obtidos através de simulação numérica, tanto no regime de escoamento laminar quanto no turbulento, utilizando o pacote computacional PHOENICS. Estes resultados foram então usados junto com o método da efetividade para avaliar as características térmicas e de escoamento do trocador de calor. As simulações foram efetuadas inicialmente para o escoamento e a transferência de calor entre duas placas placa paralelas isotérmicas e bastante próximas, porque os resultados podiam ser comparados com aqueles disponíveis na literatura. Resultados numéricos adicionais foram obtidos, em seguida, para seis dutos de paredes isotérmicas com seções transversais distintas. Um deles era um duto retangular, e os outros cinco eram passagens típicas de placas aletadas utilizadas em trocadores de calor compactos. O fluido de trabalho era o ar e as simulações foram tridimensionais devido à presença das paredes das aletas. Perfis uniformes de velocidade e de temperatura sempre foram utilizados na entrada dos dutos, de forma que os resultados refletem os efeitos combinados de entrada hidrodinâmica e térmica. Os resultados para o duto retangular e o método da efetividade foram utilizados para prever o desempenho térmico de um trocador de calor de correntes cruzadas composto por um empilhamento de dutos retangulares idênticos. O desempenho deste trocador de calor foi avaliado também por uma simulação direta do escoamento cruzado e da transferência de calor através da parede de separação de dois dutos retangulares adjacentes do empilhamento. Os resultados obtidos foram bastante semelhantes, fornecendo confiança para a análise anterior. As simulações efetuadas para os cinco dutos típicos de placas aletadas de dimensões pequenas apresentaram resultados similares aos valores experimentais obtidos da literatura. Eles foram utilizados para avaliar o desempenho de trocadores de calor compactos de correntes cruzadas compostos por empilhamentos destas placas aletadas. Vários parâmetros como o volume total, o peso, a potência de bombeamento, a efetividade, a taxa de geração adimensional de entropia, e a eficiência exergética também foram avaliados para comparar os trocadores compactos de calor considerados

Abstract: An analysis was developed to evaluate the performance of cross flow compact heat exchangers with plate-fin passages of arbitrary cross section. The convective and the friction coefficients were obtained by numerical simulation, either in the laminar or the turbulent flow regimes, using the software PHOENICS. These results were then employed together with the effectiveness method to evaluate the heat exchanger thermal and flow characteristics. The simulations were performed initially for the flow and heat transfer between two closely spaced parallel isothermal plates, because the results could be compared with those available in the literature. Additional numerical results were obtained, next, for six isothermal wall ducts with distinct cross sections. One was a rectangular duct, and the other five were typical plate-fin passages employed in compact heat exchangers. The working fluid was air and the simulations were three dimensional due to the fins walls. Uniform velocity and temperature profiles were always assumed at the duct inlet, so that the results reflected the combined effects of hydrodynamic and thermal entrance. The results for the rectangular duct and the effectiveness method were employed to predict the thermal performance of a cross flow heat exchanger made from a stack of identical rectangular ducts. The performance of this heat exchanger was also evaluated by a direct simulation of the cross flow and the heat transfer through the separating wall of two adjacent rectangular ducts of the stack. The results compared favorably, lending confidence to the previous analysis. The simulations performed for the five typical plate-fin passages of small cross section presented results similar to the experimental values obtained from the literature. They were used to evaluate the performance of cross flow compact heat exchangers composed of stacks of these plate-fins. Several parameters like total volume, weight, pumping power, effectiveness, rate of dimensionless entropy generation, and exergetic efficiency were also evaluated to compare the distinct compact heat exchangers
Subject: Trocadores de calor
Simulação (Computadores)
Calor - Transmissão
Modelos matemáticos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2006
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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