MODELAGEM DE TROCADORES DE CALOR DE TUBOS ELÍPTICOS ALETADOS EM REGIME TURBULENTO

Marcus Vinicius Alves Pereira, Jeferson Avila Souza, José Viriato Coelho Vargas

Resumo


O presente trabalho apresenta o estudo numérico de otimização geométrica para maximizar a taxa de transferência total de calor entre o arranjo de tubos aletados para um determinado volume e um determinado escoamento externo turbulento tridimensional (3-D) governado por diferença de pressão, ∆p, ambos para arranjos de tubos circulares e elípticos, para configurações gerais. Os resultados numéricos foram obtidos para configurações circulares e elípticas utilizando um domínio computacional representado pela célula unitária, aproveitando as simetrias presentes na geometria do sistema. A distribuição dos tubos no arranjo começou com uma configuração triangular equilateral que preencheu uniformemente o volume fixo resultando em um espaçamento entre tubos adimensional máximo, S/b, onde, S é o espaçamento real e b é o semi-eixo menor da elipse. Várias configurações de espaçamento entre tubos foram simuladas, identificando-se assim o espaçamento ótimo para a máxima transferência de calor. Semelhantemente, foi possível investigar a existência dos ótimos com respeito a outros dois graus de liberdade geométricos, isto é, a excentricidade dos tubos e densidade de aletas. Os resultados são apresentados para o ar como o fluido externo, com pressão prescrita de ∆p = 1000 Pa que resulta em uma faixa de 1240 ≤ ReD ≤ 28180, onde 2b é o eixo menor do tubo de seção elíptica. Os resultados numéricos foram validados utilizando estudos da literatura para escoamentos em tubos e feixes de tubos em regime laminar e turbulento.


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DOI: http://dx.doi.org/10.21575/25254782rmetg2019vol4n2793

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Direitos autorais 2019 Marcus Vinicius Alves Pereira

Revista Mundi Engenharia, Tecnologia e Gestão ISSN 2525-4782

Qualis: B4 - Interdisciplinar, B5 - Geografia, B5 - Administração Pública e de Empresas, Ciências Contábeis e Turismo, B5 - Comunicação e Informação, B5 - Engenharias III