Distribuição de vazão em trocadores de calor tipo placas

Abstract

Trocadores de calor são dispositivos empregados para realizar o condicionamento térmico do escoamento de fluidos, influenciando diretamente a eficiência e eficácia de processos industriais. Amplamente utilizados no ramo de exploração de óleo e gás, existem diversos fatores que podem reduzir sua efetividade. Neste trabalho serão analisadas as causas da má-distribuição de vazão mássica em trocadores de calor tipo placas gaxetadas e tipo casco-placas. Abordagens analíticas encontradas na literatura serão usadas para desenvolver algoritmos na ferramenta MATLAB, quantificando a distribuição de vazão mássica entre os canais do permutador de calor em função das características geométricas e condições de operação. De forma a quantificar os efeitos da má-distribuição no desempenho térmico de trocadores do tipo placas, os resultados obtidos serão comparados com resultados da literatura e com a condição de distribuição homogênea de vazões. Foi verificado que os parâmetros geométricos que mais influenciam a má-distribuição são o diâmetro dos ports e a amplitude da corrugação.

Heat exchangers are devices used to perform thermal conditioning of fluid flow, directly impacting the efficiency of industrial processes. Widely used in the oil and gas industry, several factors may affect their effectiveness. This work aims at analyzing the causes of fluid flow maldistribution in plate heat exchangers and plate-shell heat exchangers. Analytical approaches from literature will be used to develop algorithms on the software MATLAB, allowing the quantification of flow maldistribution as a function of the geometrical characteristics and operating conditions. The results obtained will be compared to literature results and to homogeneous flow distribution. It was verified that the most influent geometric parameters on the fluid flow maldistribution are the ports diameter and the corrugation’s amplitude.