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Theoretical and experimental study on convective boiling inside tubes containing twisted-tape inserts (2014)

  • Authors:
  • Autor USP: MOGAJI, TAYE STEPHEN - EESC
  • Unidade: EESC
  • Sigla do Departamento: SEM
  • Subjects: TRANSFERÊNCIA DE CALOR; ESCOAMENTO BIFÁSICO
  • Language: Inglês
  • Abstract: A presente pesquisa trata-se de um estudo teórico e experimental sobre a ebulição convectiva no interior de tubos com fitas retorcidas. A crescente demanda por sistemas térmicos mais compactos e eficientes, nos quais os trocadores de calor apresentam elevada relevância, tem motivado o desenvolvimento de inúmeras técnicas de intensificação de troca de calor, sendo que a utilização de fitas retorcidas é uma das técnicas mais adotadas. Fitas retorcidas são utilizadas como técnicas de intensificação de troca de calor há mais de um século. Entretanto o incremento da transferência de calor é acompanhado do aumento da perda de pressão, que por sua vez implica em aumento da potência de bombeamento, e consequentemente afeta a eficiência global do sistema. Adicionalmente, até os dias de hoje não há consenso sobre as condições operacionais em que o ganho com o incremento do coeficiente de transferência de calor é superior à perda devido ao aumento da perda de pressão. Neste estudo, inicialmente foi realizada uma extensa revisão da literatura sobre a ebulição convectiva no interior de tubos com e sem fitas retorcidas. Esta revisão aborda aspectos relacionados à perda de pressão e ao coeficiente de transferência de calor, juntamente com os métodos de previsão destes parâmetros. Foram realizados experimentos para determinação experimental de perda de pressão e coeficiente de transferência de calor, em aparato experimental contando com tubos horizontais com diâmetros internos iguais a 12,7 e 15,9 mm, para escoamento bifásico de R134a, razões de retorcimento iguais a 3, 4, 9, 14 e tubo sem fita, velocidades mássicas entre 75 e 200 kg/'M POT.2's, temperaturas de saturação iguais a 5 e 15°C, e flux de calor iguais a 5 e 10 kW/'M POT.2'. Os resultados experimentais foram analisados e comparados com estimativas segundo métodos disponíveis na literatura.Uma análise do aumento do coeficiente de transferência de calor e da perda de pressão friccional é apresentada. Foram verificados incrementos do coeficiente de transferência de calor de até 45% para a mesma potência de bombeamento, e aumento de perda de pressão de aproximadamente 35% para tubos com fitas retorcidas em relação aos tubos sem fita. Adicionalmente, através da comparação dos resultados experimentais com os métodos de previsão para coeficiente de transferência de calor, foi verificado que nenhuma metodologia apresentava previsões satisfatórias dos resultados. Portanto um novo método para previsão do coeficiente de transferência de calor durante ebulição convectiva no interior de tubos com fitas retorcidas foi desenvolvido com base nos resultados experimentais obtidos durante o presente estudo. O método proposto é função de parâmetros geométricos e do escoamento, e também de parâmetros físicos do escoamento rotacional induzido pela fita. A metodologia desenvolvida apresenta previsões satisfatórias dos resultados experimentais, prevendo 89,1% dos resultados experimentais com erro inferior a ±30% e erro médio absoluto igual a 15,7%
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 25.03.2014
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      MOGAJI, Taye Stephen; RIBATSKI, Gherhardt. Theoretical and experimental study on convective boiling inside tubes containing twisted-tape inserts. 2014.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2014. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-21102014-103453/pt-br.php >.
    • APA

      Mogaji, T. S., & Ribatski, G. (2014). Theoretical and experimental study on convective boiling inside tubes containing twisted-tape inserts. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-21102014-103453/pt-br.php
    • NLM

      Mogaji TS, Ribatski G. Theoretical and experimental study on convective boiling inside tubes containing twisted-tape inserts [Internet]. 2014 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-21102014-103453/pt-br.php
    • Vancouver

      Mogaji TS, Ribatski G. Theoretical and experimental study on convective boiling inside tubes containing twisted-tape inserts [Internet]. 2014 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18147/tde-21102014-103453/pt-br.php

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