Simulação numérica de trocadores de calor de placas usando fluidodinâmica computacional: avaliação do desempenho térmico e da influência da geometria

Santos, Marcos Mamede Soares dos

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/16719

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Simulação numérica de trocadores de calor de placas usando fluidodinâmica computacional: avaliação do desempenho térmico e da influência da geometria
Author(s)/Inventor(s):	Santos, Marcos Mamede Soares dos
Advisor:	Klein, Tânia Suaiden
Co-advisor:	Silva, Pablo de Almeida
Abstract:	Trocadores de calor são equipamentos amplamente empregados em plantas industriais para promover o ajuste necessário da temperatura de correntes de processos através da troca térmica entre dois fluidos que possuem temperaturas diferentes. Os Trocadores de Calor de Placas – do inglês, Plate Heat Exchangers (PHE) – possuem uma grande vantagem devido a sua geometria e configuração das placas, que, por geralmente serem corrugadas, fazem com que possuam um desempenho térmico superior ocupando menores áreas instaladas quando comparados aos tradicionais trocadores casco e tubo. A popularidade dos trocadores de placa tem aumentado nos últimos anos, principalmente na indústria de Petróleo e Gás, que processa fluidos corrosivos e com alto grau de impurezas. O presente trabalho tem como objetivo utilizar a Fluidodinâmica Computacional para estudar o funcionamento de um trocador de calor de placas, modelo Compabloc fabricado pela Alfa Laval. Para isso, as simulações foram realizadas utilizando o pacote comercial ANSYS 2021 R1 para uma operação típica da indústria de petróleo e gás: o aquecimento de óleo cru utilizando água como utilidade quente. Visando reduzir o esforço computacional envolvido na simulação, foi empregada uma modificação da abordagem de simulação proposta por SILVA (2014) de segmentação do equipamento. Os resultados obtidos foram comparados com a predição realizada pelo CAS 200 4.5, software desenvolvido pela Alfa Laval para realização do projeto e simulação desse modelo de trocador de placas. Os resultados obtidos por ambas as simulações apresentaram certa discrepância em relação às temperaturas de saída dos fluidos, o que pode ter ocorrido pela não adequada modelagem da turbulência do escoamento. Além disso, foram calculados os coeficientes de transferência de calor por convecção de ambos os fluidos e o coeficiente global de transferência de calor do equipamento por diferentes abordagens. O efeito das corrugações no desempenho do equipamento foi avaliado através da comparação das temperaturas de saída e dos perfis de temperatura, velocidade e fluxo térmico com aqueles obtidos para um trocador análogo constituído por placas lisas.
Keywords:	Trocadores de calor Fluidodinâmica computacional Simulações
Subject CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	8-Apr-2022
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Citation:	SANTOS, Marcos Mamede Soares dos. Simulação numérica de trocadores de calor de placas usando fluidodinâmica computacional: avaliação do desempenho térmico e da influência da geometria. 2022. vii, 87 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2022.
Appears in Collections:	Engenharia Química

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