Transferência de calor em fluidos Não-Newtonianos

Foi realizado um estudo sobre o efeito do tipo de fluidos na transferência de calor. Pretende-se determinar a influência da concentração da solução de Goma de Xantano, do número de Reynolds, do número de Weissenberg, da temperatura e do tempo de escoamento no coeficiente de transferência de calor, jH. O estudo da transferência de calor foi feito num permutador de tubos duplos concêntricos. Já o estudo da reologia foi realizado num reómetro. Na caracterização reológica das soluções de XG, a viscosidade aumenta com a concentração das soluções, diminui para taxas de deformação crescentes e com o aumento da temperatura para ambas as soluções. Os dados mostram um aumento da intensidade da pseudoplasticidade com a concentração do polímero, sendo os valores representados pelo modelo de Sisco. A degradação da solução de 0,20% de goma de xantano a 25 ºC, com o escoamento, é muito acelerada. Os resultados dos ensaios apresentam uma diminuição da viscosidade de 9,4% a 22,9%, para tempos de escoamento de 12 a 47 horas, respectivamente. Num escoamento turbulento em conduta de secção circular constante os resultados mostram uma redução de arrasto total de 18 para 33%. Para a solução de 0,10 % de XG, verifica-se um aumento do calor transferido de 115% e de 130%, quando a temperatura aumenta de 25 ºC para 36 ºC, respectivamente. A água apresenta valores de calor transferido superiores, cerca de 170%, aos da solução de 0,1 %XG. O factor de correlação empírico de Colbourn (jH), utilizado neste trabalho apresenta valores de acordo com a relação de Cho and Hartnett (1985): jH<2/f. Quando o caudal do fluido quente aumenta verifica-se uma diminuição do factor jH. Em relação ao tempo de escoamento verifica-se uma diminuição de cerca de 70% do coeficiente de transferência de calor ao fim de 47 horas. Finalmente verificamos uma diminuição do factor de transferência de calor com o aumento da temperatura do fluido quente, para ambas as concentrações de goma de xantano. Para as soluções de 0,10 e 0,20% de XG essa diminuição variou entre 38 e 15% e entre 34 e 3%, respectivamente.

A study on the effect of the type of fluids in heat transfer was carried through. It is intended to determine the influence of the concentration of the solution of Gum of Xantano, of the Reynolds number, the number of Weissenberg, the temperature and the time of draining in the coefficient of transference of heat, jH. The study of the heat transfer was made in an concentric double pipe heat exchanger. The study of the rheology was carried through in a rheometer. In the reologic characterization of the XG solutions, viscosity increases with the concentration of the solutions, diminishes for increasing taxes of deformation and with the increase of the temperature for both the solutions. The data show an increase of the intensity of the pseudoplasticity with the concentration of polymer, being the values represented for the model of Sisco. The degradation of the solution of 0,20% of xantano gum at 25 ºC, with the draining, is very speed up. The results of the assays present a reduction of the 9,4% viscosity 22.9%, for times of draining of 12 the 47 hours, respectively. In a turbulent draining behaviour with a constant circular section, the results show a reduction of total drag of 18 for 33%. For the solution of 0,10% of XG, an increase of the transferred heat of 115% is verified and of 130%, when the temperature increases of 25ºC for 36 ºC, respectively. The water presents values of transferred heat superior, about 170%, to the ones of the solution of 0,1% XG. The empirical factor of correlation of Colbourn (jH), used in this work presents values in accordance with the relation of Cho and Hartnett (1985): jH<2/f. When the flow of the hot fluid increases it verifies a reduction of the factor jH. In relation to the draining time, a reduction of about 70% of the coefficient of t heat transfer at the end of 47 hours is verified. Finally we verify a reduction of the factor of heat transfer with the increase of the temperature of the hot fluid, for both the concentrations of xantano gum. For the solutions of 0,10 and 0,20% of XG this reduction varied between 38 and 15% and 34 and 3%, respectively.