CFD aplicada ao estudo de permutadores de calor de placas chevron

• Author(s): Fernandes, Carla S. ; Dias, Ricardo P. ; Nóbrega, João M. ; Maia, João M.
• Date: 2007
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10198/1290
• Origin: Biblioteca Digital do IPB
• Subject(s): Permutadores de calor de placas; Número de Nusselt; Factor de Colburn; Mecânica de fluidos computacional
• Document Type: Conference Object
• Language: Portuguese

Description

Os fluidos alimentares com viscosidade elevada são frequentemente processados em permutadores de calor de placas (PCPs) em regime laminar. O desempenho termo-hidráulico dos PCPs do tipo chevron depende das características geométricas dos mesmos, nomeadamente do ângulo das corrugações sinusoidais das placas, do espaçamento entre placas e do factor de incremento de área, definido como a razão entre a área real das placas e a sua área projectada. Apesar desta dependência ser consensualmente reconhecida, as correlações termo-hidráulicas existentes na literatura para este tipo de equipamentos não incluem todos os parâmetros geométricos. Neste trabalho é apresentado um estudo sobre a influência dos parâmetros geométricos das placas e das propriedades físicas do fluido no desempenho dos PCPs, sendo os valores obtidos comparados com dados experimentais da literatura. O estudo numérico é efectuado utilizando o software comercial de mecânica de fluidos computacional baseado no método de elementos finitos POLYFLOW®, sendo resolvidas as equações de conservação de massa, momento e energia para fluxos laminares incompressíveis. Sendo este um problema não linear, a sua resolução passa por um processo iterativo, baseando-se o critério de convergência no erro relativo cometido em cada iteração nos campos de velocidade e temperatura. A resolução numérica do problema foi efectuada num computador Dell Workstation PWS530 com 1GB de RAM. A validação do modelo usado na resolução deste problema foi efectuada recorrendo a um caso limite existente nos PCPs - ângulo de corrugação = 90º - para o qual estão disponíveis na literatura soluções analíticas. A diferença máxima obtida, entre os valores numéricos e analíticos, foi de 0.2%.