Análise Numérica da Interação Fluido-Estrutura em Trocadores de Calor do Tipo PSHE

Abstract

Com o consumo intenso de combustíveis fósseis no mundo, indústrias petroquímicas e de apoio investem cada vez mais em pesquisa e desenvolvimento de produtos e processos com o objetivo de aumentar a produção e facilitar a manutenção de aparelhos já existentes. Junto a isso, a necessidade do controle de temperatura nos diversos processos que englobam a manipulação dos insumos torna os trocadores de calor peças fundamentais na indústria. Em especial, trocadores de calor do tipo casco e placas, ou PSHE, são preferíveis em diversos aspectos, dentre eles, o tamanho compacto, as condições de operação elevadas e a eficiência térmica elevada. O presente trabalho desenvolveu resoluções numéricas para os problemas termo-fluidodinâmico e estrutural de forma acoplada, a fim de determinar campos de tensão e deslocamento, definir a hierarquia de influência das cargas térmica e mecânica e analisar seus respectivos comportamentos. Os resultados obtidos foram de que a maior contribuição nas tensões é a carga mecânica, com diferença de ordem de grandeza nas tensões de aproximadamente 100 vezes. Já a carga térmica se mostrou influenciada grandemente pela diferença de temperaturas dos domínios sólido e fluido, tendo um aumento de aproximadamente 0,40 MPa por consequência de um aumento de 25ºC na diferença de temperaturas entre os domínios.