2012.2 PROJETO DE RECUPERADOR DE CALOR DOS GASES DA EXAUSTÃO UTILIZANDO TROCADOR DE CALOR DE ESCOAMENTO CRUZADO COM TUBOS ALETADOS

Autor: Danilo Rodrigues Santos

Orientador: Prof. Dr. Douglas Bressan Riffel

Este trabalho apresenta uma análise teórica e computacional de soluções factíveis
de um recuperador de gases de exaustão de um grupo motor gerador à diesel, que
se configura como um trocador de escoamento cruzado e é constituído de tubos que
contém aletas periféricas inseridos numa estrutura metálica à jusante da tubulação
de escape dos gases de exaustão de um equipamento. A análise teórica do trocador
foi realizada através do desenvolvimento de uma rotina implementada no software
EES – Engineering Equation Solver, e os principais resultados dos parâmetros de
avaliação são demonstrados no trabalho. A otimização foi realizada através de uma
distribuição amostral em Hiper Cubos Latinos – LHS  (Latin Hypercube Sampling) e
do algoritmo de otimização multi-objetivo NBI (Normal Boundary Intersection). A
simulação computacional foi realizada utilizando uma ferramenta CAE (Computer
Aided Engineering) de fluidodinâmica computacional através do qual foi obtido
graficamente o comportamento do escoamento dos gases sobre a matriz de tubos
selecionada, queda de pressão e direção do escoamento. O resultado da otimização
permitiu concluir que a solução mais adequada deve utilizar tubos de aço inox AISI
304, com 33,4 mm de diametro externo, configurados  em 07 fileiras de tubos
organizados alternadamente com 12 tubos por fileira, com diâmetro hidráulico de 4
mm, e aletas anulares com espessura de 0,3 mm, passo igual a 400 aletas/m, altura
de 3 mm com área frontal de 7,68x10-2 m², área total de troca de 5,769 m² e volume
de 4,8x10-2 m³ capazes de recuperar 66 kW de energia em forma de calor.
 
Palavras-chave: trocador de calor, tubos aletados, gases de exaustão, recuperação
de energia.