AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO TERMO-HIDRÁULICO DO FLUXO EM ARRANJO ANULAR CONCÊNTRICO COM TUBO INTERNO COM ONDULAÇÃO
O fluxo de fluidos em dutos não circulares, como tubos anulares, é frequente em equipamentos de engenharia, incluindo dispositivos de mistura química, turbo máquinas e operações de perfuração na indústria de petróleo e gás. Em aplicações térmicas, como aquecedores solares, trocadores de calor e bombas submersíveis elétricas, o tubo anular é o componente mais utilizado para a transferência de calor, permitindo que o fluido ganhe ou dissipe calor. Existem diversas estratégias para otimizar a transferência de calor em fluxos internos, que podem ser alcançadas por meio do aumento do coeficiente de convecção e/ou da introdução de rugosidade na superfície para intensificar a turbulência. Pesquisas anteriores indicaram que superfícies com cavidades podem aumentar a taxa de transferência de calor com uma perda de pressão relativamente baixa em comparação com outras técnicas. Este texto apresenta uma análise do fluxo termo hidráulico em um arranjo anular concêntrico com um tubo interno dotado de cavidades, utilizando uma abordagem de dinâmica de fluidos computacional para um regime laminar e turbulento. Esses números foram escolhidos para destacar aplicações onde o fluido possui baixa e alta viscosidade (com número de Reynolds abaixo de 2000 e acima de 4000). Foram computados os efeitos dos números de Reynolds e Prandtl, profundidade das cavidades, raio e passo no desempenho termo hidráulico. O objetivo final deste estudo é oferecer diretrizes para potenciais aplicações de transferência de calor aprimorada por meio das cavidades em fluxos viscosos. Diferentes padrões de distribuição de temperatura foram observados na parede com cavidades, sendo que o desempenho é significativamente influenciado pelo passo e pelo número de Prandtl.