TransferÃncia de calor conjugada (conduÃÃo/conveÃÃo) em tubos concÃntricos aletados.

AUTOR(ES)

Andrade, ClÃudia Regina

DATA DE PUBLICAÇÃO

1998

RESUMO

Neste trabalho simula-se numericamente o escoamento entre tubos concÃntricos aletados, com o tubo interno sujeito à condiÃÃo de contorno de temperatura constante ou fluxo de calor prescrito. Utiliza-se uma abordagem de transferÃncia de calor conjugada onde a conduÃÃo no sÃlido e a convecÃÃo no fluÃdo sÃo estudadas de forma acoplada, em um Ãnico domÃnio. O sistem original de equaÃÃes diferenciais parciais (continuidade, quantidade de movimento, energia e modelo de turbulÃncia) à discretizado atravÃs da tÃcnica de elementos finitos (mÃtodo de Petrov-Galerkin). O sistema de equaÃÃes algÃbricas resultante à resolvido por meio de algoritmos interativos, utilizando uma formulaÃÃo agregada e seqÃencial ( onde cada grandeza à resolvida separadamente ao invÃs de uma soluÃÃo simultÃnea para todas as variÃveis). Os resultados mostram que a relaÃÃo altura/espaÃamento das aletas e a razÃo entre as condutividades tÃrmicas do sÃlido/fluido influenciam significativamente nas trocas de calor com o fluido.Verifica-se tambÃm a ocorrÃncia de bolhas de recirculaÃÃo secundÃriano escoamento e regiÃes com fluxo de calor local reverso. Os resultados obtidos para o nÃmero de Nusselt mostram que a variaÃÃo da condiÃÃo de contorno na superfÃcie interna do tubo (valores prescritos para fluxo de calor e temperatura) à mais relevante no caso do escoamento laminar do que em regime turbulento. AlÃm disso, atravÃs da comparaÃÃo entre a abordagem conjugada bidimensional e a formulaÃÃo desacoplada unidimensional (coeficiente de convecÃÃo constante e uniforme na interface sÃlido-fluido) confirma-se a validade da abordagem convencional para analisar a performance do trocador de calor. Contudo, os dados obtidos via formulaÃÃo desacoplada para prever a distribuiÃÃo de temperaura nas aletas apresentam grandes divergÃncias quando comparados com os resultados da abordagem conjugada.

ASSUNTO(S)

transferÃncia de calor por convecÃÃo transferÃncia de calor por conduÃÃo transferÃncia de calor trocadores de calor matemÃtica aplicada termodinÃmica

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