Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43895
ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-1789-332X
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Determinação de coeficientes convectivos de transferência de calor a partir da técnica de CFD para geometrias não-convencionais
Alternate title (s): Determination of convective heat transfer coefficients using CFD techniques for non-conventional geometries
Author: Dias, William Borges
First Advisor: Vieira, Luiz Gustavo Martins
Second Counselor: Silva, Danylo de Oliveira
First member of the Committee: Vieira, Luiz Gustavo Martins
Second member of the Committee: Arouca, Fábio de Oliveira
Third member of the Committee: Duarte, Claudio Roberto
Fourth member of the Committee: Santos, Dyrney Araújo dos
Summary: Os coeficientes convectivos de transferência de calor são essenciais para o projeto e controle de processos térmicos que envolvam o mecanismo térmico de convecção. A avaliação experimental dos coeficientes de película não é algo trivial porque são parâmetros que dependem simultaneamente da geometria do sistema, das características fluidodinâmicas do escoamento e das propriedades físico-químicas do fluido. Assim, uma interessante alternativa para estimar os coeficientes convectivos de transferência de calor seria aplicar técnicas de CFD, nas quais as Equações de Transporte são resolvidas numérica e simultaneamente. Logo, este trabalho teve como principal objetivo aplicar as técnicas de CFD para avaliar os coeficientes de película em geometrias convencionais (placas, cilindros e esferas) e não-convencionais (elipsoide e paraboloide), compará-los com valores advindos da literatura e correlacioná-los em função dos Números de Reynolds e Prandtl e da inclinação do escoamento. Foram realizados estudos estatísticos a partir dos resultados numéricos para a obtenção de correlações matemáticas que descrevessem o comportamento do fenômeno físico. Os resultados mostraram que o Coeficiente Convectivo de Transferência de Calor é diretamente proporcionais aos números de Reynolds e Prandtl, sendo Reynolds mais impactante no valor deste coeficiente que o Número Prandtl. Sobre a inclinação do escoamento em relação à superfície sólida, pôde-se perceber que esta realiza uma forma de resistência, que por sua vez reduz os valores obtidos para o Coeficiente Convectivo de Transferência de Calor cujo efeito é mais acentuado para altos valores de Reynolds. Concernente à eficiência de performance na transferência de calor, verificou-se que, em escoamento paralelo, o Coeficiente Convectivo de Transferência de Calor é inversamente proporcional à esfericidade da geometria.
Abstract: The convection heat transfer coefficients are essential for thermal project and process controls involving the mechanism of convection. In a solid-fluid system, the experimental evaluation of the film coefficient is not trivial because it depends simultaneously on the contact geometry, the fluid dynamics characteristics of the flow and the physicals properties of the fluid. Thus, an interesting alternative to estimate the convection heat transfer coefficient would be to apply CFD techniques, in which the Transport Equations are solved numerically and simultaneous. So, this work aimed to apply the CFD techniques to evaluate the film coefficients in conventional (plates, cylinders and spheres) and non-conventional geometries (ellipsoid and paraboloid) comparing them with values coming from the literature and create correlations according to the Reynolds and Prandtl numbers, as well as the slope of the flow. Statistical studies were carried out from the numerical results to obtain a mathematical correlation that describes the behavior of the physical phenomenon. The results showed that the convection heat transfer coefficient are directly proportional to Reynolds and Prandtl, with Reynolds being more impacting in the value of this coefficient than Prandtl. On the slope of the flow in relation to the solid surface, it can be seen that this one realizes a form of resistance, which in turn reduces the values obtained for convection heat transfer coefficient that is more accented to high values of Reynolds. Concerning the efficiency of heat transfer performance, it was found that, in parallel flow, the convection heat transfer coefficient is inversely proportional to the sphericity of the geometry.
Keywords: Coeficientes de película
Film coefficient
Simulação numérica
Numerical simulation
Escoamento
Flow
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Subject: Engenharia Química
Meios de transferência de calor
Escoamento
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Administração
Quote: DIAS, William Borges. Determinação de coeficientes convectivos de transferência de calor a partir da técnica de CFD para geometrias não-convencionais. 2017. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.7081.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.7081
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43895
Date of defense: 28-Aug-2017
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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