Análise térmica de trocadores de calor de circuito impresso

Abstract

Este presente trabalho tem como objetivo realizar uma análise do desempenho de trocadores de calor de circuito impresso por meio de um modelo teórico no qual são aplicadas diversas correlações desenvolvidas para uma variedade de condições de funcionamento. Foram utilizados dados experimentais de cinco estudos encontrados na literatura. Tais estudos possuíam diferentes configurações de caminhos e fluidos de trabalho. O modelo teórico foi desenvolvido no software MATLAB e foi baseado no método ε-NUT. Para cada estudo experimental, foram aplicadas diferentes correlações para o número de Nusselt, adequadas para cada estudo específico, que retornava o erro médio, determinando se tal correlação era adequada para a condição estudada. Como cada correlação foi desenvolvida para uma aplicação específica, foi realizada uma análise em relação ao quanto essas condições influenciavam tanto na implementação da correlação, como na sua aplicabilidade em condições fora das suas pré-determinadas. Após as análises, notou-se que o intervalo de Reynolds e o fluido de trabalho utilizado influencia no seu desempenho. Sendo assim, o ideal seria, aplicar uma correlação adequada ao tipo de fluido (convencional ou supercrítico), ao fluido em si (gás hélio, água, ar, CO2 ) e o intervalo de Reynolds da aplicação.

This present work’s objective is to analyse the performance of a printed circuit heat exchanger by a theoretical model in which many correlations developed for a variety of conditions are applied. Experimental data from five studies found on the literature were used. Those studies had different channel configurations and working fluids. The theoretical model was developed on the software MATLAB and was based on the εNUT method. For each experimental study, different correlations for the Nussel number were applied, which were appropriate by the conditions of the study, which returned the average error, determining if that correlation was indeed appropriate. Because each correlation was developed for an specific aplication, analysis were made to find out if the condition influenced on the correlation itself as well as its aplicability in conditions outside the predetermined ones. After all the analysis, it was noticed that the performance of a correlation is influenced by the Reynolds range and the working fluid. That said, the ideal would be to apply a correlation that is suitable to the type of fluid (conventional or supercritical), to the fluid itself (helium, air, water, CO2 ) and the Reynolds range of the application.