Transferencia de calor em um regenerador rotativo com perda de carga estabelecida nos dutos da matriz

• Author(s): Mioralli, Paulo Cesar
• Date: 2009
• Persistent ID: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1609215
• Origin: Oasisbr
• Subject(s): Calor - Transmissão; Energia - Transferência; Permutadores térmicos; Heat transfer; Energy transfer; Heat exchangers
• Document Type: Doctoral thesis
• Language: Portuguese

Description

Orientador: Marcelo Moreira Ganzarolli

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica

Resumo: O processo de transferência de calor em um regenerador rotativo foi analisado a partir de valores estabelecidos para a perda de carga nos canais da matriz. A troca térmica no equipamento foi maximizada através da obtenção de um valor ótimo de porosidade para esta perda de carga fixada. Os dutos da matriz foram admitidos triangulares eqüiláteros. Um programa computacional foi confeccionado para a simulação do regenerador, no qual a velocidade dos fluidos e o coeficiente de transferência de calor foram obtidos através de correlações levando em consideração a região de entrada dos dutos. Estes resultados foram utilizados para a obtenção do calor transferido no regenerador através de uma resolução numérica. A influência do bloqueio parcial do escoamento nos canais da matriz, causado por parte da estrutura do equipamento, e os efeitos dos vazamentos sobre o calor transferido, devido às folgas de trabalho do regenerador, também foram investigados. Uma análise de escala foi efetuada e expressões para a estimativa da porosidade ótima e do calor máximo transferido no equipamento foram obtidas. Baseado nesta análise, parâmetros adimensionais foram introduzidos e foi verificado que a análise de escala é capaz de prever a ordem de grandeza da porosidade ótima e o correspondente calor máximo transferido. Por fim, uma formulação adimensional para o problema foi apresentada e a influência da rotação da matriz sobre o calor transferido no regenerador foi analisada

Abstract: Heat transfer from a rotary regenerator subject to constant pressure drop constraints was examined. The optimal porosity and the corresponding maximum heat transfer were obtained considering smooth and equilateral triangular matrix ducts. The fluid flow and the heat transfer coefficient were obtained from correlations taking into account the matrix ducts entrance region. These results were used as inputs to a numerical solution employed to evaluate the regenerator thermal performance. The influence of flow partial blockage, caused by part of the equipment structure, and the effects of seal leakage on the heat transfer were also investigated. A scale analysis was conducted and equations to assess the optimal porosity and the maximum heat transfer were obtained. Based on this analysis, dimensionless parameters were introduced and it was verified that the scale analysis properly predicts the order of magnitude of the optimal porosity and the maximum heat transfer. Finally, a dimensionless formulation was suggested and the influence of matrix rotational speed was analyzed

Doutorado

Térmica e Fluídos

Doutor em Engenharia Mecânica