Avaliação fluidodinâmica de trocadores de calor compactos com enfoque em perda de carga

Abstract

Trocadores de calor compactos são dispositivos de alta efetividade de troca térmica e grande complexidade, sendo caracterizados principalmente pela elevada densidade superficial de transferência de calor. Estes equipamentos apresentam um grande potencial comercial, em virtude do crescente interesse da indústria nesta tecnologia. O processo de manufatura aditiva, empregando impressoras tridimensionais (3D), é capaz de produzir estruturas 3D complexas por meio da sucessiva adição de camadas de material. O uso de impressoras 3D para a fabricação de trocadores de calor compactos torna possível a produção de núcleos com configurações complexas, que podem aumentar consideravelmente a efetividade do equipamento, mas que não são possíveis de serem produzidos por processos convencionais de fabricação. Esses trocadores devem operar em condições termodinâmicas desafiadoras, envolvendo elevadas magnitudes e flutuações de vazão, pressão, temperatura e espécies. Dessa forma, é essencial a avaliação de limitações estruturais, de fadiga térmica e de fadiga hidrodinâmica de forma experimental. Não apenas o processo de fabricação deve ser estudado como também possíveis tratamentos térmicos para assegurar máximo desempenho estrutural. Por fim, busca-se a avaliação fluidodinâmica de um protótipo de trocador de calor compacto com enfoque em perda de carga.