[en] CFD SIMULATION OF THE FLOW IN THE HYDRAULIC CIRCUITS OF AN ONLINE HEAT EXCHANGER CLEANING DEVICE

[pt] SIMULAÇÃO CFD DO ESCOAMENTO NOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS DE UM DISPOSITIVO DE LIMPEZA ONLINE DE TROCADORES DE CALOR

[pt] SERGIO LUIS DE LA HOZ TRUYOLL

[pt] TROCADOR DE CALOR

[pt] OTIMIZACAO DE PROJETOS CONSTRUTIVOS DE EQUIPAMENTOS

[pt] SIMULACAO CFD DE ESCOAMENTOS INTERNOS EM GEOMETRIAS COMPLEXAS

[pt] DISPOSITIVO DE LIMPEZA ON-LINE DE TROCADORES DE CALOR

[pt] METROLOGIA

[en] HEAT EXCHANGER

[en] OPTIMIZATION OF EQUIPMENT CONSTRUCTION PROJECTS

[en] CFD SIMULATION OF INTERNAL FLOWS IN COMPLEX GEOMETRIES

[en] ONLINE HEAT EXCHANGER CLEANING DEVICE

[en] METROLOGY

[pt] Trocadores de calor são equipamentos essenciais do sistema de resfriamento de equipamentos de processo, visando assegurar a sua eficácia e eficiência operacional. O objetivo do trabalho é a simulação computacional do escoamento do fluido de transporte dos artefatos de limpeza de uma alternativa tecnológica de trocadores de calor que dispensa a interrupção do processo industrial. A motivação resultou do potencial da ferramenta computacional CFD em gerar resultados numéricos de interesse, complementando a base de dados experimentais em locais críticos do escoamento difíceis de serem instrumentados. A simulação foi realizada pelo Fluent/Ansys 2023 R2, utilizando-se o modelo de turbulência κ-ômega SST (Transporte da tensão de cisalhamento), baseado na abordagem média de Reynolds (RANS - Reynolds-Averaged Navier-Stokes). Os resultados da simulação (campos de velocidade, pressão e estruturas da turbulência) orientaram ajustes e melhorias localizadas no projeto construtivo da alternativa tecnológica de limpeza online proposta, permitindo eliminar zonas de recirculação e uma redução de 62,2 por cento nas perdas de carga localizadas, que tão drasticamente impactam nos custos de bombeamento do fluido de transporte dos artefatos de limpeza. A pressão simulada reproduziu o resultado da medição com 2,5 por cento de concordância. Como conclusão, a ferramenta computacional provou ser estratégica para orientar a melhoria do projeto construtivo do dispositivo inovador de limpeza online. Se por um lado os dados experimentais provêm uma referência confiável fundamentada em medições rastreáveis a padrões de referência, por outro, a simulação numérica provê relevantes informações em todo o domínio do escoamento.

[en] Heat exchangers are essential equipment in the cooling system of various process equipment, aiming to ensure its effectiveness and operational efficiency. The objective of the work is the computational simulation of the fluid flow transporting cleaning artifacts from a technological alternative for heat exchangers that does not require interruption of the industrial process. The motivation resulted from the potential of the CFD computational tool to generate numerical results of interest, complementing the experimental database in critical flow locations that are difficult to instrument. The simulation was carried out by Fluent/Ansys 2023 R2, using the κ-omega SST (Shear Stress Transport) turbulence model based on the Reynolds average approach (RANS - Reynolds-Averaged Navier-Stokes). The simulation results (velocity, pressure fields, and turbulence structures) guided adjustments and localized improvements in the constructive design of the proposed online cleaning technological alternative, allowing the elimination of recirculation zones and a 62.2 percent reduction in localized pressure losses that so drastically impact the costs of pumping the fluid to transport cleaning artifacts. The simulated pressure reproduced the measurement results with 2.5 percent agreement. In conclusion, the computational tool proved to be strategic in guiding the improvement of the constructive design of the innovative online cleaning device. If, on the one hand, experimental data provides a reliable reference based on measurements traceable to reference standards, numerical simulation provides relevant information across the entire flow domain.

MAURICIO NOGUEIRA FROTA

IVAN FERNNEY IBANEZ AGUILAR

MAURICIO NOGUEIRA FROTA

GUTEMBERG BORGES FRANCA

IVAN FERNNEY IBANEZ AGUILAR

ENIO PEREIRA DE SOUZA

JOSE DANIEL HERNANDEZ VASQUES

2024-07-09

2024-03-20

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=67253@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=67253@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.67253