O estudante Maurício Guimarães Reynaldo, orientado pela professora Márcia B. H. Mantelli, Ph.D., defenderá sua dissertação na próxima sexta-feira (09/08) às 09h, no Auditório do Polo (Bloco A do Departamento de Engenharia Mecânica/CTC). O auditório tem capacidade para até 80 pessoas.
Resumo
Trocadores de calor são dispositivos que realizam a transferência de energia térmica entre dois ou mais fluidos, sendo empregados nas mais diversas aplicações industriais. Os trocadores de calor compactos caracterizam-se pela grande área de transferência de calor em relação ao volume de troca térmica. Por isso, surgem como alternativa em aplicações onde requisitos de espaço e peso sejam essenciais, como em aviões, automóveis e plataformas de exploração de petróleo. No presente projeto, dois trocadores de calor compactos com canais tridimensionais foram projetados, fabricados e testados. Formaram-se os núcleos dos dispositivos através do processo de união por difusão de um conjunto de placas de aço inoxidável AISI 316L, empilhadas em uma sequência pré-estabelecida. Os canais de escoamento dos fluidos de trabalho foram usinados nas placas por corte em jato d’água. Testes de estanqueidade e análises microestruturais foram realizados para verificar a estrutura resultante do processo de união. Os trocadores de calor compactos foram testados em regime de transição, utilizando água e ar como fluidos de trabalho, com o objetivo de obter importantes parâmetros de desempenho, como taxa de transferência de calor, efetividade térmica e condutância térmica global. Modelos analíticos foram desenvolvidos para servirem como ferramenta matemática de projeto, possibilitando avaliar o desempenho térmico teórico dos dispositivos. Realizaram-se ajustes de resultados teóricos de condutância térmica global aos experimentais, obtendo-se correlações para o fator de atrito utilizado no cálculo do número de Nusselt, visando melhor representar a geometria e a rugosidade da superfície dos canais. Um modelo analítico foi proposto para calcular a resistência térmica ao calor transferido por condução, cujo parâmetro de entrada é a geometria das paredes internas do trocador, sendo validado através de simulações numéricas. Os resultados demonstraram que o modelo térmico previu a taxa de transferência de calor, a efetividade térmica e a condutância térmica global dos equipamentos com erros relativos médios inferiores a 6 %. Além disso, constatou-se que os trocadores de calor fabricados apresentaram desempenho térmico superior em comparação a trocadores de mesmas dimensões e empregando canais retos.
Palavras-chave: Trocador de calor compacto. Canais tridimensionais. União por difusão.