ANÁLISE DE TROCADORES DE CALOR COM TUBOS DE CALOR ALETADOS UTILIZANDO O MÉTODO DA EFICIÊNCIA TÉRMICA: IFHPHE VERSUS AFHPHE

Resumo

Este trabalho compara dois trocadores de calor que utilizam tubos de calor aletados: um trocador de calor de tubos aletados em escoamento cruzado com aletas individuais (IFHPHE) e um trocador de calor de tubos aletados axialmente com escoamento paralelo no evaporador e contracorrente no condensador (AFHPHE). O trocador de calor IFHPHE foi projetado e implementado experimentalmente para operar em sistemas de ar-condicionado de pequeno porte, com vazões de ar na faixa de 300 a 500 m³/h. O trocador de calor AFHPHE encontra-se em fase de projeto teórico e apresenta potencial para ser utilizado em sistemas de ar-condicionado para salas cirúrgicas de 60 m³, com vazão de ar de 0,20 kg/s. O método utilizado para as comparações teóricas entre os trocadores de calor foi o método da eficiência térmica, e as principais grandezas obtidas para comparação foram velocidades, números de Nusselt, efetividade térmica, temperaturas de saída do ar, perdas de carga e números de Bejan no evaporador, no condensador e no trocador de calor. O fluido de trabalho utilizado foi o refrigerante R404a. A temperatura de saturação foi de 17,0 °C, com número fixo de aletas para ambos os trocadores de calor, igual a 30 aletas, e 49 tubos de calor como configuração padrão. As comparações demonstram desempenho térmico superior e desempenho viscoso muito semelhante quando o AFHPHE é comparado ao IFHPHE com 30 aletas. Quando as simulações consideram 70 aletas para o IFHPHE, os desempenhos térmicos tornam-se muito próximos aos do AFHPHE com 30 aletas. Entretanto, neste último caso, com 70 aletas, o desempenho viscoso é muito elevado e não deve ser implementado em situações reais.

DOI: https://doi.org/10.56238/edimpacto2025.086-006