Projeto e avaliação do desempenho de trocadores de calor compactos fabricados por manufatura aditiva

Abstract

Manufatura aditiva é um processo de fabricação que tem permitido criar peças complexas de maneira simplificada, além de possibilitar a utilização de diferentes tipos de materiais como matéria prima. Este trabalho investiga a viabilidade da manufatura aditiva na produção de trocadores de calor poliméricos, utilizando as técnicas de Sinterização Seletiva a Laser (SLS) e foto polimerização via LCD. Foram fabricados sete trocadores de calor do tipo fluxo cruzado, variando em termos de material e geometria dos canais. Quatro trocadores foram impressos via SLS utilizando poliamida, enquanto três foram fabricados por LCD com resina Elegoo ABS-Like. Os testes experimentais avaliaram a eficiência térmica de trocadores com canais retos e geometrias complexas 3D. Foi desenvolvido um modelo analítico, baseado no método epsilon-NTU, para prever o comportamento térmico dos trocadores com canais retos, o qual apresentou resultados satisfatórios ao ser validado com dados experimentais. No entanto, os trocadores com geometrias complexas não alcançaram a eficiência térmica esperada, devido a problemas de construção, como espessura excessiva das paredes. O estudo conclui que a manufatura aditiva é uma tecnologia promissora para a produção de trocadores de calor compactos, mas ressalta a importância da escolha adequada de materiais e do projeto geométrico para maximizar a eficiência térmica. Futuras pesquisas podem focar na melhoria da qualidade de impressão e no uso de materiais com maior condutividade térmica.