Análise do desempenho de aletas de radiadores automotivos : estudo de caso de aletas retangulares e triangulares.

Abstract

Grandes quantidades de calor são geradas durante a combustão nos motores de combustão interna veiculares. O sistema de arrefecimento é responsável por retirar grande parte deste calor gerado pela combustão e garante assim a integridade dos componentes. O radiador é o principal componente do sistema de arrefecimento automotivo. O presente trabalho realiza os cálculos pertinentes ao dimensionamento de um radiador com duas configurações distintas. Na primeira configuração, são calculadas e analisadas as propriedades do radiador composto por aletas retangulares. Já para a segunda configuração, são calculadas e analisadas as propriedades do radiador composto por aletas triangulares. É realizada uma revisão bibliográfica de todos os assuntos abordados e trata-se de um estudo de caso. Todos os cálculos são realizados e dispostos em tabelas e gráficos através do software Microsoft Office Excel. Os parâmetros geométricos iniciais do radiador que possibilitam o cálculo das propriedades do equipamento foram retirados de trabalhos realizados anteriormente. Grande parte dos parâmetros geométricos foram mantidos para as duas configurações do radiador, visando uma melhor comparação dos resultados obtidos. Os parâmetros de saída obtidos para ambas as configurações do radiador são: coeficiente global de transferência de calor, número de unidades de transferência (NUT), eficiência global da superfície aletada, efetividade do radiador e a taxa de transferência de calor real. Ambas as configurações do radiador em questão devem retirar 23 kW de calor do motor para o ambiente. Após a realização dos cálculos, foi comprovada a eficácia de ambas as configurações do radiador, visto que o radiador com aletas retangulares retira 34,03 kW de calor do motor e o radiador com aletas triangulares retira 33,59 kW de calor do motor. Após a análise separada de cada uma das configurações do radiador, as propriedades obtidas foram comparadas. Em relação ao radiador com aletas retangulares, o radiador com aletas triangulares apresentou uma redução no diâmetro hidráulico para o escoamento externo, uma redução do número de Reynolds e do coeficiente de transferência de calor por convecção. Além disso, o radiador com aletas triangulares apresentou uma maior resistência térmica equivalente ao escoamento externo e consequentemente um menor resultado para o produto entre o coeficiente global de transferência de calor pela área total de troca térmica. Dessa forma, o número de unidades de transferência para o radiador com aletas triangulares também é menor do que o encontrado para o radiador com aletas retangulares. Portanto, apesar de ambas as configurações serem satisfatórias para retirar o calor necessário do motor considerado, o radiador com aletas retangulares possui melhor desempenho do que o mesmo radiador com aletas triangulares.