Desenvolvimento de modelo numérico e avaliação experimental de trocador de calor fabricado por manufatura aditiva operando com CO2 supercrítico

Resumo

Este estudo se insere em um projeto de pesquisa abrangente, atualmente em execução no Thermal Hydraulics Laboratory da University of Wisconsin-Madison, que busca incrementar a eficiência global de aviões por meio da recuperação de calor residual a elevada temperatura proveniente das turbinas. Neste contexto, a presente pesquisa envolve a aplicação de fluidos supercríticos como meio de transporte de calor. Ela envolverá, inicialmente, a avaliação teórica do desempenho de um trocador de calor operando em um Ciclo Brayton com o dióxido de carbono supercrítico operando como fluido quente e frio. Este trocador de calor é composto de microcanais e produzido por manufatura aditiva de Haynes 282. Será desenvolvido um modelo unidimensional constituído de elementos discretos utilizando como ferramenta computacional o MatLab e as propriedades do CO2 avaliadas a partir do Refprop. Correlações para perda de pressão e coeficiente local de transferência de calor serão levantadas na literatura e incorporadas ao modelo numérico. Espera-se ao final obter-se resultados para o coeficiente de transferência de calor ao longo do trocador, a perda de pressão e a estimativa de parâmetros empregados na avaliação e projeto de trocadores de calor (efetividade, condutância, densidade volumétrica de potência, fator de compacidade). Posteriormente, o modelo numérico será validado por meio do levantamento de resultados experimentais pela bolsista para um trocador de calor similar em aparato experimental operacional e disponível no Thermal Hydraulics Laboratory da University of Wisconsin-Madison. Para o estágio no exterior será solicitada uma bolsa de estágio de Iniciação Científica no exterior modalidade BEPE.