[pt] O presente trabalho investigou numericamente e experimentalmente as características de transferência de calor e queda de pressão de um escoamento espiralado, turbulento, de caindo através de um duto retangular de elevada razão de aspecto. A condição de escoamento espiralado na estrada do duto foi obtida por meio de tubos paralelos contendo fitas torcidas de modo a produzir vórtices girando em sentidos opostos, dois a dois.
Coeficientes de transferência de calor locais e médios foram determinados através da utilização da técnica de sublimação de naftaleno em conjunto com a anologia entre processos de transferência de calor e massa. Os valores locais foram medidos sobre toda a superfície ativa do duto, com o auxílio de uma mesa de coordenadas controlada por microcomputador.
Resultados para os coeficientes transferência de calor e da queda de pressão foram obtidas para três valores do número de Reynolds do duto e para três valores da intensidade do escoamento espiralado, dados pela utilização de fitas torcidas com diferentes relações de passo/diâmetro.
Para posições axiais próximas da entrada do duto, os resultados revelaram altas taxas de aumento na transferência de calor, relativamente ao caso base, representado por escoamento turbulento sem a imposição do escoamento espiralado.
Os resultados para a queda de pressão demonstraram que a presença da componente tangencial da velocidade do escoamento espiralado imposto reduziu os efeitos de recuperação de pressão existentes na região de entrada de dutos com entrada abrupta. Foi também verificado que o comprimento de desenvolvimento hidrodinâmico do escoamento aumenta com a intensidade do escoamento espiralado.
As equações de conservação de massa , movimento linear e energia, incorporadndo o modelo de turbulência K – E foram resolvidas numericamente para a configuração em estudo. Os resultados numéricos apresentaram boa concordância com os experimentos, permitindo a / [en] The presente work investigated experimentally and numerically the heat transfer and pressure drop characteristics of turbulent decaying swirl flows through a rectangular duct of high aspect ratio. The swirl flow inlet condition was obtained by a set of parallel tubes with twisted-tape inserts wich produced pairs of counterrotating vortices.
Local and average heat transfer coefficients were determined by the utilization of the naphthalene sublimation technique in conjunction with the analogy between heat and mass transfer. Local result were obtained along the whole active surface of the duct, utilizing a computer-assisted coordinate table and depth gage.
The study encompassed the investigation of the local and average heat transfer coefficient distribution and pressure drop, for three values of the duct Reynolds number, and for three values of the swirl intensity given by different tape pitch-to-diameter rations.
The results showed regions of high heat transfer augmentation situated close to the entrance of the duct, when compared to the base case results characterized by turbulent flow through a duct without the swirl flow inlet condition.
The pressure drop results demonstrated that the presence of the tangencial velocity component of the imposed swirl flow was seen to reduce the pressure recover effect present in sharp-edged entrance ducts. It was also verifyied that the hydroninamic developing length increases with the intensity of the swirl flow.
The equations governing conservation of mass, linear momentum and energy were solved numerically for the configuration investigated. The K-E turbulence model was employed. The numerical results displayed good agreement with the experiments and provided additional information related to velocity and temperature fields which complemented the experimental program.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:24953 |
| Date | 21 July 2015 |
| Creators | ANTONIO CARLOS RIBEIRO NOGUEIRA |
| Contributors | LUIS FERNANDO ALZUGUIR AZEVEDO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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