Desenvolvimento de permutadores de calor compactos soldados por difusão - Fase 3: Estudo experimental da perda de pressão em mini canais em trocadores de calor

Abstract

Quando comparados com trocadores de calor convencionais os trocadores em mini canais demonstram elevada capacidade de transferência de calor. Isso se dá devido ao fato de que a grande quantidade de pequenos canais somam-se gerando uma área superficial de troca elevada. Já os tubos de calor valem-se de fluidos de trabalho confinados em uma geometria especifica na qual a troca de calor ocorre ciclicamente. Nesse caso, é possível utilizar a troca de fase do fluido de trabalho como mecanismo de troca de calor, fazendo uso do chamado calor latente em detrimento do calor sensível. Tais dispositivos tem aplicações amplas nas demandas da indústria atual e são uma tecnologia em constante desenvolvimento. Nesse contexto, a união por difusão se destaca como uma das soluções que facilita o processo de fabricação, permitindo que diferentes geometrias e configurações sejam propostas. Contudo, novos arranjos geométricos implicam em dispositivos de comportamento desconhecido. Sendo assim, surge a necessidade de investigar o comportamento e desempenho de tais geometrias. Para essa finalidade pode-se contar com modelos matemáticos analíticos e numéricos que permitem caracterizar um dispositivo. A validação desses modelos é feita a partir de experimentos. No presente trabalho a matéria de interesse é o levantamento de dados experimentais relacionados ao desempenho térmico e hidrodinâmico dos trocadores em arranjos geométricos específicos, sendo a perda de pressão especialmente importante em aplicações com mini canais. O desempenho térmico e hidrodinâmico de um dispositivo trocador de calor em mini canais foi avaliado para uma faixa de número de Reynolds entre 700 até 2850, com a condição de temperatura prescrita na parede em 120, 150 e 180 °C. Os resultados experimentais obtidos foram o número de Nusselt e fator de atrito de Fanning. Esses dados foram comparados com correlações apresentadas na literatura e com dados experimentais em trocadores semelhantes.