AVALIAÇÃO DO PROJETO TEÓRICO E DA MODELAGEM MATEMÁTICA PARA A DETERMINAÇÃO DAS IRREVERSIBILIDADES TÉRMICAS E VISCOSAS EM UM TROCADOR DE CALOR DO TIPO TERMOSSIFÃO FECHADO DE DUAS FASES COM ALETAS AXIAIS

Resumo

Trocadores de calor que utilizam termossifões têm sido empregados há décadas em diversas aplicações nas indústrias aeronáutica, militar, nuclear e eletrônica. Uma aplicação que tem despertado interesse recente, apesar de ter sido proposta por volta de 1992, é o conforto térmico em sistemas de ar-condicionado. Neste artigo, apresenta-se um projeto de trocador de calor que utiliza termossifões com aletas axiais (AFTHE). O projeto atual utiliza como referência um trocador de calor com tubos de calor aletados radialmente, cuja análise teórica e experimental já se encontra bem estabelecida. A modelagem matemática aplica o método da eficiência térmica para a determinação de grandezas térmicas de interesse e a segunda lei da termodinâmica, com ênfase no número de Bejan, para a determinação das irreversibilidades térmicas e viscosas. Resultados numéricos e gráficos são obtidos e apresentados para as seguintes grandezas físicas: velocidades, números de Reynolds, números de Nusselt, coeficientes de transferência de calor por convecção, número de unidades de transferência de calor, taxas de transferência de calor, fatores de atrito, quedas de pressão e número de Bejan. Os resultados são utilizados para análises teóricas do evaporador e do condensador do trocador de calor, demonstrando as consistências físicas esperadas para todas as grandezas analisadas. Para consolidar o projeto teórico do trocador de calor e o modelo teórico aplicado, apresenta-se uma comparação das temperaturas de saída do ar e da efetividade, utilizando resultados teórico-experimentais obtidos para o trocador de calor com aletas radiais, no evaporador e no condensador. As comparações realizadas demonstram que o projeto com tubos aletados axialmente apresenta melhor desempenho térmico com menor área de troca de calor do que o projeto com tubos de calor aletados radialmente, para as mesmas condições de entrada. O projeto proposto apresenta resultados promissores e deve ser utilizado na implementação experimental de um sistema de ar-condicionado para salas cirúrgicas.

DOI: https://doi.org/10.56238/sevened2025.036-128