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Title: Escoamento e transferência de calor por convecção forçada num tubo de um radiador de um automóvel: uso de soluções de etilenoglicol
Authors: Delgado, Pedro Filipe Alves
Advisor: Soares, Armando Da Assunção
Ribeiro, José Manuel Alves
Keywords: Transferência de calor
tubo achatado
escoamento laminar
fluidos refrigerantes
etilenoglicol
Issue Date: 24-May-2018
Abstract: Nesta dissertação foi realizada uma análise do escoamento e transferência de calor por convecção forçada num tubo achatado de um radiador de um automóvel. Foram utilizados três fluidos: Água, Mistura (50% Água e 50% Etilenoglicol) e Etilenoglicol. Nas simulações computacionais, considerou-se a temperatura dos fluidos na entrada do tubo de 363,15 K (90ºC), dado ser a temperatura normal de funcionamento do fluido refrigerante num radiador de um automóvel. As propriedades dos fluidos são consideradas independentes da temperatura. O estudo baseia-se em dois casos distintos, no primeiro impuseram-se escoamentos com números de Reynolds (Re) de 250 e 2000 na entrada do tubo, sendo as velocidades dos fluidos definidas através do número de Reynolds e das propriedades de cada fluido. No outro caso fixamos as velocidades na entrada do tubo em 0,04203 m/s e 0,33625 m/s, para cada fluido. Estas velocidades correspondem às velocidades usadas para a Água com Re = 250 e 2000. Os resultados numéricos foram obtidos no software Ansys Fluent e foram validados através da comparação do coeficiente de atrito (Cf) e do número de Nusselt (Nu) para o tubo achatado com resultados existentes na literatura. Os resultados obtidos através das simulações computacionais mostram a variação da temperatura do fluido, do coeficiente de transferência de calor por convecção forçada (h), do fluxo de calor (q) e do número de Nusselt ao longo do tubo, para as condições estudadas. Foram também determinados os valores médios de algumas características associadas ao escoamento dos fluidos tais como o coeficiente de atrito, o número de Nusselt, o coeficiente de transferência de calor por convecção, a queda de pressão (Δp), o número de Prandtl (Pr) e a potência hidráulica (P). Foi ainda investigado o efeito da geometria do tubo (cilíndrico e achatado) na transferência de calor em tubos com o mesmo comprimento e diâmetro hidráulico, a fim de verificar qual das geometrias é mais eficiente no processo de transferência de calor.
In this dissertation was made an analysis of the flow and heat transfer by forced convection in a flat tube of a radiator of an automobile. Three fluids were used: Water, Mixture (50% Water and 50% Ethylene Glycol) and Ethylene Glycol. In the computational simulations, was considered the temperature of the fluid at the tube entrance of 363.15 K (90 °C), because this is the normal operating temperature of the radiator of a car. The properties of the fluids are independent of temperature. The study is based on two distinct cases, in the first case, Reynolds (Re) numbers of 250 and 2000 were imposed at the inlet of the tube, the velocities of the fluids being defined by the Reynolds number and the properties of each fluid. In the other case we set velocities at the inlet of the tube at 0.04203 m/s and 0.33625 m/s for each fluid. These velocities correspond to the velocities used for Water with Re = 250 and 2000. The numerical results were obtained using ANSYS Fluent software and were validated by comparing the coefficient of friction (Cf) and the number of Nusselt (Nu) to the flat tube with available results in the literature. The results obtained through computational simulations show the variation of the fluid temperature, the forced convection heat transfer coefficient (h), the heat flux (q) and the Nusselt number along the tube, for the studied conditions. The mean values of some characteristics associated with fluid flow were also determined, such as the coefficient of friction, Nusselt number, convection heat transfer coefficient, pressure drop (Δp), Prandtl number (Pr) and hydraulic power (P). It was also investigated the effect of tube geometry (cylindrical and flattened) on heat transfer in tubes with the same length and hydraulic diameter, in order to verify which of the geometries is more efficient in the heat transfer process.
URI: http://hdl.handle.net/10348/8720
Document Type: Master Thesis
Appears in Collections:DENG - Dissertações de Mestrado
TD - Dissertações de Mestrado

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