Análise de trocadores de calor compactos fabricados por manufatura aditiva

Abstract

Trocadores de calor compactos (CHEs) são caracterizados pela alta razão de área de transferência de calor pelo seu volume. Os trocadores de calor de circuito impresso (PCHEs), são um tipo de CHE, tipificados pelo uso de microcanais fabricados por ataque químico. Esses trocadores podem ter canais de vários formatos e seções transversais. No projeto de um trocador de calor existe grande foco em desenvolver um design térmico que supra as necessidades especificadas. Porém os efeitos de atrito são tão importantes quanto, já que eles ditam a perda de carga do fluido sofrida pelo sistema, e assim, o poder de bombeamento necessário para sustentar o escoamento. Uma grande parte do custo do trocador vem da bomba, por isso economias no projeto adquiridas com designs compactos e altas velocidades, podem ser perdidos pelo custo de operação, à vista disso levar em consideração a queda de pressão é de grande importância. O projeto teve como objetivo modelar o desempenho hidráulico de PCHEs, esta modelagem leva em consideração correlações desenvolvidas para fator de atrito em várias geometrias de trocadores de circuito impresso. Para validação do método foi aplicado ao modelo teórico desenvolvido em Python quatro estudos presentes na literatura, além de análises numéricas utilizando o software FLUENT. A modelagem teórica é aplicável a canais retos e zig-zag com diversos graus de inclinação.