Análise de Trocadores de Calor Compactos Fabricados por Manufatura Aditiva

O presente trabalho tem por objetivo analisar numericamente um trocador de calor compacto fabricado por manufatura SLM, que consiste na fusão do pó metálico utilizando LASER, deste modo, geometrias de canais internos mais complexos podem ser fabricados

O trocador de calor foi projetado com um ramal frio e um canal quente. O canal frio consiste em 190 canais retos, 10 fileiras com 19 canais, com 2,5 mm de diâmetro e espaçamento entre centro de 2,5 mm e 5 mm entre cada fileira de canais. O canal quente possui 171 canais, 9 fileiras com 19 canais (uma fileira a menos que o ramal frio) e possui o mesmo espaçamento, e foi feito maneira a formar um Z interno, aumentando a área para transferência de calor.

A simulação foi feita com o software comercial Ansys. A malha do trocador foi a parte que mais demandou esforço. Como a geometria interna é complexa e o espaçamento entre canais é de no mínimo 0,5 mm, os volumes devem ser pequenos para que não haja uma razão de aspecto muito grande, mas o número total de volumes aumenta muito, e detalhes como a memória do computador devem ser levados em conta na hora de construir a malha. Para isso usou-se o pacote ICEM-CFD, que permite um maior controle, sendo utilizado uma malha estruturada, a fim de ter razões de aspecto menores possível.

Num primeiro momento foi simulado o fluido e como foi a perda de pressão devido o escoamento. Foi utilizado ar no ramal frio e água no ramal quente, ambos entrando com a mesma temperatura de 25°C e com velocidade de 2,43 m/s e 0,25 m/s e a queda de pressão encontrada foi de   55,7621 Pa e 742,397 Pa, respectivamente.