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Previous issue date: 2012-06 / Banco Santander / Banespa / Este trabalho apresenta uma análise do desempenho hidráulico do lado do escoamento do ar de uma nova geometria de tubos para evaporadores de túneis de congelamento. Estes evaporadores são trocadores de calor de tubo-aletados e fluxo cruzado. A nova geometria dos tubos consiste em um perfil tipo gota, que é testada e comparada com tubos circulares, já estudados e com resultados disponíveis na literatura. O objetivo do trabalho é determinar experimentalmente valores para perda de carga para as duas geometrias, comparar os resultados e apontar a geometria que apresenta as melhores características de perda de carga. É apresentada uma ampla revisão feita na literatura disponível sobre estudos realizados com relação ao efeito de diversos parâmetros no desempenho destes trocadores de calor, entre eles a geometria dos tubos, e os resultados indicam que tubos elípticos e achatados apresentam melhor desempenho térmico e menor perda de carga quando comparados com os tradicionais tubos circulares. O procedimento de cálculo para perda de carga para trocadores de calor tubo-aletados, também é apresentado. Para os evaporadores testados, foram mantidos constante o espaçamento entre tubos e o espaçamento entre aletas, variando apenas a geometria do tubo. As aletas usadas foram do tipo plana. Os testes foram realizados em túnel de vento construído em conformidade com a norma ANSI/ASHRAE 51-1999. Um ventilador gera um fluxo de ar que passa pela serpentina aletada e uma placa de bocais. Para diferentes velocidades de ar são obtidas a perda de carga no trocador de calor, as temperaturas médias de entrada e saída para o ar, a velocidade e a vazão de ar. Os resultados da perda de carga em função da velocidade do ar mostram que os tubos tipo gota tem desempenho hidráulico superior aos tubos circulares. Foi obtida uma redução média da perda de carga de 26% e do fator de atrito de 16%, comparando o tubo tipo gota com o tubo circular, para os ensaios realizados com regimes de escoamento que vão do laminar ao de transição. Uma análise da potência de ventilação mostrou novamente uma vantagem dos tubos tipo gota e na análise de uma situação real para um modelo de túnel de congelamento, os tubos tipo gota apresentaram uma redução da potência de ventilação total de 12,87%, quando comparado com os tubos circulares. Os modelos são ferramentas importantes para o projeto de trocadores de calor, assim foram analisadas diferentes correlações para predição do coeficiente de atrito do escoamento do ar através das aletas e comparadas com os dados experimentais. Verificou-se que a correlação de Gray e Webb (1986) foi a que melhor se ajustou, com um erro médio de 15% e a dispersão entre os valores medidos e calculados de 31% para tubos circulares e de 50% para o tipo gota. / This study presents an analysis of hydraulic performance of the air side for a new tube geometry of evaporators used in freezing tunnel. These evaporators are heat exchangers with finned tubes and air in cross flow. The new geometry consists in a wing profile tube that is tested and compared to circular tubes, which are already studied and with available results in literature. The objective of this work is determining experimentally the pressure drop for both geometries, comparing the results and pointing out the geometry that shows the best features for pressure drop. A comprehensive literature review is also presented and it focuses on studies concerning the effects of several parameters in these heat exchangers performance, including tube geometry. Several results have shown that elliptical tubes have better thermal performance and lower pressure drop when compared to the conventional circular tube. A review of the procedures calculation for fin-tube heat exchangers pressure drop is shown. For the evaporators tested, the spacing between tubes and fins, was kept constant by varying only the tube geometry and the fins were flat. The tests were carried out in a wind tunnel, built in accordance with ANSI/ASHRAE 51-1999. A fan generates an air flow that passes through the finned coil and a nozzle plate. For different air velocities and the pressure drop in the heat exchanger, input and output average air temperature, the velocity and flow of the air were registered. The results showed the dependence on the air velocity and that wing profile tubes have better hydraulic performance than circular tubes. An average reduction of 26% for pressure drop and 16% for friction factor for wing tubes were obtained in comparison to circular tubes, in tests in the regimes from laminar to transition flow. An analysis of ventilation power showed the advantage of wing tubes, and the evaluation of a real situation, on a freezing tunnel, the wing tubes show an average reduction of 12,87 % for total ventilation power when compared with circular tubes. The theoretical models are important tools for designing the evaporator, and in this study some correlations were evaluated to prediction of the air flow friction factor and were compared to experimental results. The Gray and Webb correlation (1986) presented the best fit, with 15% of average error and the dispersion between the measured and calculate values was 31% for circular tubes and 50% for wing tubes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.jesuita.org.br:UNISINOS/3975 |
| Date | 06 1900 |
| Creators | Deitos, Daniel |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/9219989574784501, Wander, Paulo Roberto, Copetti, Jacqueline Biancon |
| Publisher | Universidade do Vale do Rio dos Sinos, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Unisinos, Brasil, Escola Politécnica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNISINOS, instname:Universidade do Vale do Rio dos Sinos, instacron:UNISINOS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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