[pt] Trocadores de calor são equipamentos essenciais do sistema de resfriamento de
equipamentos de processo, visando assegurar a sua eficácia e eficiência
operacional. O objetivo do trabalho é a simulação computacional do escoamento
do fluido de transporte dos artefatos de limpeza de uma alternativa tecnológica de
trocadores de calor que dispensa a interrupção do processo industrial. A motivação
resultou do potencial da ferramenta computacional CFD em gerar resultados
numéricos de interesse, complementando a base de dados experimentais em locais
críticos do escoamento difíceis de serem instrumentados. A simulação foi realizada
pelo Fluent/Ansys 2023 R2, utilizando-se o modelo de turbulência κ-ômega SST
(Transporte da tensão de cisalhamento), baseado na abordagem média de Reynolds
(RANS - Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Os resultados da simulação (campos
de velocidade, pressão e estruturas da turbulência) orientaram ajustes e melhorias
localizadas no projeto construtivo da alternativa tecnológica de limpeza online
proposta, permitindo eliminar zonas de recirculação e uma redução de 62,2 por cento nas
perdas de carga localizadas, que tão drasticamente impactam nos custos de
bombeamento do fluido de transporte dos artefatos de limpeza. A pressão simulada
reproduziu o resultado da medição com 2,5 por cento de concordância. Como conclusão, a
ferramenta computacional provou ser estratégica para orientar a melhoria do projeto
construtivo do dispositivo inovador de limpeza online. Se por um lado os dados
experimentais provêm uma referência confiável fundamentada em medições
rastreáveis a padrões de referência, por outro, a simulação numérica provê
relevantes informações em todo o domínio do escoamento. / [en] Heat exchangers are essential equipment in the cooling system of various
process equipment, aiming to ensure its effectiveness and operational efficiency.
The objective of the work is the computational simulation of the fluid flow
transporting cleaning artifacts from a technological alternative for heat exchangers
that does not require interruption of the industrial process. The motivation resulted
from the potential of the CFD computational tool to generate numerical results of
interest, complementing the experimental database in critical flow locations that are
difficult to instrument. The simulation was carried out by Fluent/Ansys 2023 R2,
using the κ-omega SST (Shear Stress Transport) turbulence model based on the
Reynolds average approach (RANS - Reynolds-Averaged Navier-Stokes). The
simulation results (velocity, pressure fields, and turbulence structures) guided
adjustments and localized improvements in the constructive design of the proposed
online cleaning technological alternative, allowing the elimination of recirculation
zones and a 62.2 percent reduction in localized pressure losses that so drastically impact
the costs of pumping the fluid to transport cleaning artifacts. The simulated pressure
reproduced the measurement results with 2.5 percent agreement. In conclusion, the
computational tool proved to be strategic in guiding the improvement of the
constructive design of the innovative online cleaning device. If, on the one hand,
experimental data provides a reliable reference based on measurements traceable to
reference standards, numerical simulation provides relevant information across the
entire flow domain.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:67253 |
| Date | 09 July 2024 |
| Creators | SERGIO LUIS DE LA HOZ TRUYOLL |
| Contributors | MAURICIO NOGUEIRA FROTA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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