Estudo de um trocador de calor Solo-Ar para resfriamento de ambientes.

Abstract

Este estudo foi realizado frente ao desafio de dimensionar um trocador de calor Solo-Ar, para resfriamento de ambientes. Atualmente a dependência de energia é crescente, seja esta, para o trabalho, conforto, lazer ou segurança. A busca de formas alternativas para reduzir o consumo energético é tendência mundial, seja economicamente, ou por motivos ambientais. O desenvolvimento de equipamentos como o trocador de calor Solo-Ar para substituição do aparelho de ar condicionado convencional é de grande relevância devido ao seu baixo consumo de energia, quando comparado aos sistemas convencionais mais utilizados. O presente trabalho tem como objetivo dimensionar um trocador de calor Solo-Ar para o resfriamento do ar de ambientes. Assim, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre o comportamento do solo como reservatório inercial de energia, os tipos de trocadores de calor e suas classificações, os conceitos básicos de transferência de calor e o equacionamento para os cálculos do trocador de calor. A metodologia possui caráter experimental, na qual foi aplicado e avaliado diferentes diâmetros e temperaturas de saída do trocador de calor, para análise quantitativa do seu comportamento. Esses parâmetros foram analisados em duas configurações diferentes de trocador de calor, de tubos em série e em paralelo. As áreas de trocas térmicas, comprimento, perda de carga, eficácia, coeficiente de convecção e número de unidades de transferência (NTU) foram comparadas nas duas configurações de trocador de calor supracitadas. Os resultados mostraram que o aumento do diâmetro do tubo do trocador de calor manteve constante a eficácia e o NTU; aumentou a área de troca térmica e o comprimento do tubo do trocador de calor, enquanto reduziu a perda de carga e o coeficiente de transferência de calor por convecção. Por outro lado, o aumento da temperatura de saída do trocador de calor provocou redução da eficácia, do NTU, da área de troca térmica, do comprimento do tubo e da perda de carga do trocador de calor, enquanto o coeficiente de convecção permaneceu constante para ambas as configurações.