Análise de trocador de calor de placas em espiral usado para resfriar óleo vegetal com nanofluido composto por água e nanopartículas não esféricas de alumina boemita

https://doi.org/10.55977/etsjournal.v01i01.e023007

Autores

  • Elcio Nogueira Department of Mechanic and Energy, State University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, Brazil

Palavras-chave:

Trocador de Calor de Placa em Espíral (S.P.H.E.), Método da Eficiência Térmica, Óleo Vegetal, Nanofluido, Nanopartículas em forma não-esféricas

Resumo

O objetivo é utilizar a análise adimensional através do método de eficiência térmica para determinar o desempenho termo-hidráulico de um trocador de calor de placas espiral (S.P.H.E.) utilizado para resfriar óleo de girassol. O refrigerante consiste em água como fluido de base e nanopartículas não esféricas de Boehmite Alumina com uma fração de volume definida. O conceito de eficiência térmica para trocadores de calor é utilizado para determinar as principais grandezas utilizadas na análise. São apresentados resultados gráficos para o número de unidades térmicas (NTU), eficiência térmica, eficácia térmica, temperatura de saída do fluido quente, irreversibilidades térmicas e viscosas e número de Bejan. O trocador de calor analisado apresenta excelente desempenho térmico para refrigerantes constituídos por água e nanopartículas não esféricas em plaquetas ou cilíndricas, com fração volumétrica igual a 12,0%. A dissipação viscosa aumenta significativamente em relação à dissipação associada à água pura, mas o custo-benefício está compatível com o objetivo proposto, dentro da vazão em análise.

Referências

Ashrafizadeh, S. A. (2019). Application of Second Law Analysis in Heat Exchanger Systems. Entropy, 21(6), 606. https://doi.org/10.3390/e21060606

B. Hemanth, K. Prasada Rao, & S. Venkateswara Rao. (2022). Heat Transfer Enhancement in Spiral Plate Heat Exchanger Using Nanofluids. International Journal of Creative Research Thoughts (I.J.C.R.T.), 10.

Bejan, A. (1987). The thermodynamic design of heat and mass transfer processes and devices. International Journal of Heat and Fluid Flow, 8(4), 258–276. https://doi.org/10.1016/0142-727X(87)90062-2

Fakheri, A. (2007). Heat Exchanger Efficiency. Journal of Heat Transfer, 129(9), 1268–1276. https://doi.org/10.1115/1.2739620

K. Pradeep Mohan Kumar, V. Vijayan, B. Suresh Kumar, C. M. Vivek, & S. Dinesh. (2018). Computational Analysis and Optimization of Spiral Plate Heat Exchanger. Journal of Applied Fluid Mechanics, 11(SI). https://doi.org/10.36884/jafm.11.SI.29428

Khorshidi, J., & Heidari, S. (2016). Design and Construction of a Spiral Heat Exchanger. Advances in Chemical Engineering and Science, 06(02), 201–208. https://doi.org/10.4236/aces.2016.62021

Kolasiński, P., & Rogala, Z. (2015). The use of spiral heat exchangers in the orc domestic systems. Scientific Letters of University of Rzeszow Technology - Mechanics, 32(87(1/2015)), 23–35. https://doi.org/10.7862/rm.2015.3

Nogueira, E. (2020). Thermal Performance in Heat Exchangers by the Irreversibility, Effectiveness, and Efficiency Concepts Using Nanofluids. Journal of Engineering Sciences, 7(2), F1–F7. https://doi.org/10.21272/jes.2020.7(2).f1

Picón Núñez, M., Dávalos, L. C., & Fuentes, A. M. (2007). Alternative design approach for spiral plate heat exchangers.

Rojas, E. E. G., Coimbra, J. S. R., & Telis-Romero, J. (2013). Thermophysical Properties of Cotton, Canola, Sunflower and Soybean Oils as a Function of Temperature. International Journal of Food Properties, 16(7), 1620–1629. https://doi.org/10.1080/10942912.2011.604889

Sabouri Shirazi, A. H., Ghodrat, M., & Behnia, M. (2022). Energy and exergy analysis of spiral turns in optimum design spiral plate heat exchangers. Heat Transfer, 51(1), 701–732. https://doi.org/10.1002/htj.22326

Publicado

2023-10-10

Como Citar

Nogueira, E. (2023). Análise de trocador de calor de placas em espiral usado para resfriar óleo vegetal com nanofluido composto por água e nanopartículas não esféricas de alumina boemita. Engineering & Technology Scientific Journal, 1(1). https://doi.org/10.55977/etsjournal.v01i01.e023007

Edição

Seção

Artigos Científico