Desenvolvimento de um modelo teórico para mensurar a distribuição de fluido para os canais de trocadores de calor

Abstract

Trocadores de calor são equipamentos caracterizados pela alta taxa de troca de calor em relação ao seu volume. Uma das limitações da modelagem matemática de trocadores de calor compactos é a má distribuição do fluido. Existem poucos estudos sobre a má distribuição do fluido no núcleo e é praticamente inexistente a presença de estudos que envolvem um modelo teórico para prever a distribuição do fluido nos canais. A maioria dos estudos sobre perda de carga e trocas térmicas adotam uma distribuição uniforme de fluido nos canais, sendo muitas vezes uma consideração errônea. O presente trabalho tem como objetivo criar um método para estimar a distribuição de fluido nos canais. O modelo é baseado na teoria do fator de forma, relacionando a porcentagem de radiação entre superfícies com a vazão mássica e depende apenas da posição dos canais e suas áreas, da superfície de entrada do fluido e da profundidade do bocal de entrada. Para validar o modelo foi realizada uma comparação com diferentes estudos disponíveis na literatura. O erro médio do modelo original foi de aproximadamente 39%, e também foi observado que o método não funciona para alguns casos. Visando aprimorar o modelo, foi implementado um método de correção. Com isso, o erro médio reduziu para aproximadamente 10%, superando a hipótese de distribuição uniforme nos canais, que apresenta um erro de 17%.