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Título : Análise do desempenho de aletas de radiadores automotivos : estudo de caso de aletas retangulares e triangulares.
Autor : Incalado, Vítor Martins
metadata.dc.contributor.advisor: Bortolaia, Luís Antônio
metadata.dc.contributor.referee: Bortolaia, Luís Antônio
Leal, Elisângela Martins
Santana, Cláudio Márcio
Palabras clave : Motores de combustão interna
Sistema de arrefecimento - radiador
Trocadores de calor
Fecha de publicación : 2021
Citación : INCALADO, Vítor Martins. Análise do desempenho de aletas de radiadores automotivos: estudo de caso de aletas retangulares e triangulares. 2021. 82 f. Monografia (Graduação em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2021.
Resumen : 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.
metadata.dc.description.abstracten: Large amounts of heat are generated during combustion in vehicular internal combustion engines. The cooling system is responsible for removing much of this heat generated by combustion and thus guarantees the integrity of the components. The radiator is the main component of the automotive cooling system. The present work performs the calculations relevant to the design of a radiator with two distinct configurations. In the first configuration, the properties of the radiator composed of rectangular fins are calculated and analyzed. For the second configuration, the properties of the radiator composed of triangular fins are calculated and analyzed. A bibliographic review of all the topics is carried out and this is a case study. All calculations are performed and arranged in tables and graphs using Microsoft Office Excel software. The initial geometric parameters of the radiator that enable the calculation of the equipment’s properties were taken from previous works. Most of the geometric parameters were kept for the two radiator configurations, aiming at a better comparison of the obtained results. The output parameters obtained for both radiator configuration are: the global heat transfer coefficient, the number of transfer units (NTU), global finned surface efficiency, radiator effectiveness and heat transfer rate. Both radiator configurations must draw 23 kW of heat from the engine to the environment. After performing the calculations, the effectiveness of both radiator configurations was proven, since the radiator with rectangular fins removes 34,03 kW of heat from the engine and the radiator with triangular fins removes 28,10 kW of heat from the engine. After separate analysis of each radiator configuration, the properties obtained were compared. Regarding to the rectangular fin radiator, the triangular fin radiator shows a reduction in the Reynolds number and in the heat transfer coefficient by convection. In addition, the triangular fin radiator exhibits a higher thermal resistance equivalent to the external flow and consequently a lower result for the product between the global heat transfer coefficients by the total heat exchange area. Thus, the number of transfer units for the radiator with triangular fins is also smaller than that for the radiator with rectangular fins. Therefore, although both configurations are satisfactory to remove the necessary heat from the considered engine, the radiator with rectangular fins has better performance than the radiator with triangular fins.
URI : http://www.monografias.ufop.br/handle/35400000/3457
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