Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39797| Título: | Dimensionamento e simulação de um trocador de calor de placas para resfriamento de óleo em sistemas industriais |
| Título(s) alternativo(s): | Sizing and simulation of a plate heat exchange for oil cooling in industrial system |
| Autor(es): | Borella, Ronaldo Gonçalves |
| Orientador(es): | Suguimoto, Fábio Kenji |
| Palavras-chave: | Permutadores térmicos Fluidodinâmica computacional Refrigeração Heat exchangers Computational fluid dynamics Refrigeration and refrigerating machinery |
| Data do documento: | 6-Nov-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Cornelio Procopio |
| Citação: | BORELLA, Ronaldo Gonçalves. Dimensionamento e simulação de um trocador de calor de placas para resfriamento de óleo em sistemas industriais. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Cornélio Procópio, 2025. |
| Resumo: | No presente trabalho, foram realizados o dimensionamento e a análise computacional de um trocador de calor de placas (Plate Heat Exchanger - PHE) em arranjo contracorrente de fluidos, destinado ao resfriamento de óleo industrial utilizando água como fluido refrigerante. O estudo teve como objetivo dimensionar um trocador de calor de placas e compará-lo com uma simulação de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), estabelecendo um modelo numérico confiável para a previsão do desempenho termo-hidráulico do equipamento. A metodologia que foi aplicada pode ser dividida em duas etapas. Inicialmente, foi realizado o dimensionamento analítico completo do trocador, onde foram calculados a temperatura de saída dos fluidos, a carga térmica, a área de troca térmica necessária e o número de placas. Para a análise hidrodinâmica, foram calculadas as perdas de carga de cada fluido, utilizando correlações empíricas, como o fator de atrito disponíveis na literatura de referência. Posteriormente, foi desenvolvida a simulação em CFD através do software Ansys Fluent. Para viabilizar a análise computacional, foi empregado um modelo geométrico simplificado de célula unitária, representando um canal de óleo, uma placa e um canal de água, com condições de contorno de simetria para simular o comportamento do conjunto de placas. Os resultados da simulação, como os campos de temperatura, pressão e velocidade, foram extraídos e analisados no módulo CFD- Post. A validação do modelo foi realizada comparando-se as temperaturas de saída e a perda de carga obtidas no CFD com as previsões do cálculo analítico, demonstrando boa concordância e validação entre os métodos. Dessa forma conclui-se que através da simulação CFD, quando configurada com modelos adequados, é uma ferramenta poderosa e precisa para a análise e otimização de trocadores de calor de placas. |
| Abstract: | This work presents the sizing and computational analysis of a plate heat exchanger (PHE) with a counter-current flow arrangement, designed for cooling industrial oil using water as the coolant. The main objective was to validate an analytical calculation methodology against a Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation, thereby establishing a reliable numerical model for predicting the equipment's thermo-hydraulic performance. The methodology was divided into two stages. First, a complete analytical sizing of the heat exchanger was performed, determining the fluid outlet temperatures, the heat duty, the required heat transfer area, and the number of plates. For the hydrodynamic analysis, the pressure drop for each fluid was calculated using empirical correlations for the friction factor available in the reference literature. Following the analytical design, a CFD simulation was developed using Ansys Fluent software. To ensure computational feasibility, a simplified unit-cell geometric model was employed, representing an oil channel, a plate, and a water channel, with symmetry boundary conditions to simulate the behavior of the complete plate pack. The simulation results, such as the temperature, pressure, and velocity fields, were extracted and analyzed in the CFD-Post module. The model was validated by comparing the outlet temperatures and pressure drop obtained from CFD with the analytical predictions, which showed good agreement and validation between the methods. It is concluded that CFD simulation, when configured with suitable models, is a powerful and accurate tool for the analysis and optimization of plate heat exchangers. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39797 |
| Aparece nas coleções: | CP - Engenharia Mecânica |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| dimensionamentosimulacaotrocadorplaca.pdf | 2,36 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons

