Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Soares, Victor Henrique Tavares
Orientador(a): Mantelli, Márcia Barbosa Henriques
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/226992
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.
id UFSC_8f8ed3dc8964d66d02fe809ff4db4c3e
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/226992
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaSoares, Victor Henrique TavaresMantelli, Márcia Barbosa HenriquesSarmiento Cajamarca, Andrés Paul2021-08-23T14:06:04Z2021-08-23T14:06:04Z2021372376https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/226992Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.Trocadores de calor compactos são dispositivos que possuem uma alta relação entre a área de troca de calor e o volume. Estes aparelhos são utilizados na indústria do petróleo, na qual existe uma grande limitação de espaço e peso dos equipamentos utilizados a bordo. O presente trabalho se dedica ao desenvolvimento de uma ferramenta de projeto para trocadores de calor considerando grandes variações nas propriedades do fluido e diferentes parâmetros que constituem o custo operacional de um trocador de calor. Correlações para transferência de calor e fluxo mássico em canais foram levantadas e um modelo de avaliação local de trocadores foi desenvolvido. O modelo local foi comparado com um modelo global utilizando fluidos que apresentam uma ampla variação de propriedades durante a operação do trocador de calor. A técnica de otimização Passing Search Vehicle foi introduzida e comparada com as técnicas apresentadas anteriormente na literatura. O Passing Search Vehicle superou o Algoritmo Genético, sendo este último usado principalmente por Diffusion Bonded Heat Exchangers (DBHE). Em seguida, diversos parâmetros de otimização foram estudados a fim de agilizar o processo de projeto. Por fim, várias variáveis e seus efeitos no projeto do trocador de calor foram estudados. Verificou-se que variáveis consideradas secundárias, como as dimensões da placa de prensagem (geometria do forno), máxima queda de pressão permitida, custo da eletricidade e custos de fabricação são necessárias para obter o trocador de calor ideal para uma específica aplicação.Abstract: Compact heat exchangers are devices that have a high ratio between the heat exchange area and the volume. These devices are used in the oil industry, in which there is a great limitation of space and weight of the equipment used on board. The present work is dedicated to developing a design tool for heat exchangers considering large variations in the properties of the fluid and different parameters that constitute the operational cost of a heat exchanger. Correlations for both heat transfer and fluid flow on channels were raised and a model of local evaluation of exchangers was developed. The local model was compared with a global model using fluids that have a wide range of properties during the operation of the heat exchanger. The Passing Search Vehicle optimization technique was introduced and compared with the techniques previously presented in literature. The Passing Search Vehicle outperformed the Genetic Algorithm, with the latter being mostly used by Diffusion Bonded Heat Exchangers (DBHE). Then, several optimization parameters were studied in order to streamline the design process. Finally, several variables and their effects to the design of the heat exchanger were studied. It was found that variables considered as secondary, such as the pressing plate dimensions (furnace geometry), maximum allowed pressure drop, electricity cost and manufacture costs are required in order to obtain the optimal heat exchanger for a specific application.143 p.| il., gráfs., tabs.engEngenharia mecânicaPermutadores térmicosMeios de transferência de calorFluidosOtimizaçãoThermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangersinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPEMC2160-D.pdfPEMC2160-D.pdfapplication/pdf6214986https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/226992/-1/PEMC2160-D.pdf9eb35f63e38174c1ee95d1749ab76a03MD5-1123456789/2269922021-08-23 11:06:04.312oai:repositorio.ufsc.br:123456789/226992Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestsandra.sobrera@ufsc.bropendoar:23732021-08-23T14:06:04Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers
title Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers
spellingShingle Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers
Soares, Victor Henrique Tavares
Engenharia mecânica
Permutadores térmicos
Meios de transferência de calor
Fluidos
Otimização
title_short Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers
title_full Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers
title_fullStr Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers
title_full_unstemmed Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers
title_sort Thermal hydraulic optimization of Diffusion Bonded Heat Exchangers
author Soares, Victor Henrique Tavares
author_facet Soares, Victor Henrique Tavares
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Soares, Victor Henrique Tavares
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Mantelli, Márcia Barbosa Henriques
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Sarmiento Cajamarca, Andrés Paul
contributor_str_mv Mantelli, Márcia Barbosa Henriques
Sarmiento Cajamarca, Andrés Paul
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Engenharia mecânica
Permutadores térmicos
Meios de transferência de calor
Fluidos
Otimização
topic Engenharia mecânica
Permutadores térmicos
Meios de transferência de calor
Fluidos
Otimização
description Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2021.
publishDate 2021
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2021-08-23T14:06:04Z
dc.date.available.fl_str_mv 2021-08-23T14:06:04Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2021
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/226992
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 372376
identifier_str_mv 372376
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/226992
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 143 p.| il., gráfs., tabs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/226992/-1/PEMC2160-D.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 9eb35f63e38174c1ee95d1749ab76a03
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv sandra.sobrera@ufsc.br
_version_ 1851758935563829248

Registros relacionados