ESTUDO DE FOLGAS DIAMETRAIS EM TROCADORES DE CALOR CASCO E TUBO COM FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL

ESTUDO DE FOLGAS DIAMETRAIS EM TROCADORES DE CALOR CASCO E TUBO COM FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL

LEONI, G. B.; KLEIN, T. S.; MEDRONHO, R. A.

Artigo:

Os trocadores de calor do tipo Casco e Tubo são um dos trocadores mais utilizados no meio industrial. Dessa forma, é importante o estudo dos fenômenos físicos que ocorrem no seu interior, principalmente em seu casco, onde o escoamento tortuoso do fluido pelos tubos e chicanas é de difícil modelagem. O presente trabalho apresenta o projeto e análise, com fluidodinâmica computacional (CFD), de um trocador de calor Casco e Tubo. Nesse trocador, há óleo escoando no casco a fim de ser aquecido, enquanto água de utilidade quente escoa nos tubos. Para o projeto do trocador, utilizou-se o software HTRI 6.0, o qual fornece o perfil de temperatura ao longo dos tubos e do casco. O primeiro foi utilizado na simulação com CFD para especificar a temperatura nos tubos como função da posição ao longo do eixo longitudinal do trocador. Foram consideradas geometrias com e sem as folgas diametrais, as quais são responsáveis pela formação de correntes de fuga, de modo a comprovar sua importância para correta predição do escoamento e troca térmica. Foram testados os modelos de turbulência k-ε e SST, sendo o último o modelo que forneceu melhores predições. Os resultados obtidos com CFD mostraram boa compatibilidade com os resultados do perfil de temperatura e pressão obtidos com o HTRI. Além disso, as correntes de fuga foram quantificadas e comparadas com as estimadas pelo HTRI, obtendo-se resultados bastante próximos.

Os trocadores de calor do tipo Casco e Tubo são um dos trocadores mais utilizados no meio industrial. Dessa forma, é importante o estudo dos fenômenos físicos que ocorrem no seu interior, principalmente em seu casco, onde o escoamento tortuoso do fluido pelos tubos e chicanas é de difícil modelagem. O presente trabalho apresenta o projeto e análise, com fluidodinâmica computacional (CFD), de um trocador de calor Casco e Tubo. Nesse trocador, há óleo escoando no casco a fim de ser aquecido, enquanto água de utilidade quente escoa nos tubos. Para o projeto do trocador, utilizou-se o software HTRI 6.0, o qual fornece o perfil de temperatura ao longo dos tubos e do casco. O primeiro foi utilizado na simulação com CFD para especificar a temperatura nos tubos como função da posição ao longo do eixo longitudinal do trocador. Foram consideradas geometrias com e sem as folgas diametrais, as quais são responsáveis pela formação de correntes de fuga, de modo a comprovar sua importância para correta predição do escoamento e troca térmica. Foram testados os modelos de turbulência k-ε e SST, sendo o último o modelo que forneceu melhores predições. Os resultados obtidos com CFD mostraram boa compatibilidade com os resultados do perfil de temperatura e pressão obtidos com o HTRI. Além disso, as correntes de fuga foram quantificadas e comparadas com as estimadas pelo HTRI, obtendo-se resultados bastante próximos.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1979-16565-175490

Referências bibliográficas

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Como citar:

LEONI, G. B.; KLEIN, T. S.; MEDRONHO, R. A.; "ESTUDO DE FOLGAS DIAMETRAIS EM TROCADORES DE CALOR CASCO E TUBO COM FLUIDODINÂMICA COMPUTACIONAL", p-6417-6424. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1979-16565-175490