MODELAGEM E ANÁLISE FLUIDODINÂMICA DE UM VENTILADOR CENTRÍFUGO PARA FORNOS COMBINADOS:
Estudo de caso Prática Klimaquip
Palavras-chave:
Ventilador Centrífugo, Análise Fluidodinâmica, CFD, Análise CAE, FornosResumo
Com o desenvolvimento do projeto, o objetivo é atender às especificações técnicas para a criação de um ventilador centrífugo robusto, eficiente e com alto custo-benefício para a empresa Prática Klimaquip. Para alcançar esses objetivos, serão utilizadas análises computacionais fluidodinâmicas na voluta, com o software Ansys Fluent, que realiza análise fluidodinâmica computacional (CFD - Computational Fluid Dynamics). Será realizada uma avaliação prévia da turbina e de seus fatores influentes, com o intuito de aumentar o Índice de Desempenho (ID) do produto em 20,00% em relação ao ventilador atual. Além disso, busca-se compreender a influência de cada fator no desempenho do projeto. Essa abordagem será conduzida como uma pesquisa aplicada, envolvendo análises qualitativas e quantitativas, com o uso de pesquisa-ação. Serão realizados estudos, por meio de análises e simulações, para avaliar a vazão mássica, o torque requerido e a massa da estrutura. Essas análises visam compreender o impacto de cada um desses fatores e buscar maneiras de aumentar o ID e melhorar o desempenho atual do ventilador.
Referências
ADEEB, Ehsan; MAQSOOD, Adnan; MUSHTAQ, Ammar. Effect of number of blades on performance of ceiling fans. MATEC Web of Conferences. EDP Sciences, v. 28, 2015.
ANSYS Inc. Displaying Contours and Profiles, AFS Enea, 2009. Disponível em: https://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/ug/node892.htm#:~:text=ANSYS%20FLUENT%20allows%20you%20to,%2C%20isobars%2C%20etc.). Acesso em: 07 out. 2022.
ANSYS Inc. Pathlines, AFS Enea, 2009. Disponível em: https://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/tg/node401.htm#:~:text=Pathlines%20are%20the%20lines%20traveled,the%20wake%20of%20the%20module. Acesso em: 07 out. 2022.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR: 14518: Sistemas de ventilação. Rio de Janeiro, 2000.
AVISON, David E. et al. Action research. Communications of the ACM, v. 42, n. 1, p. 94-97, 1999.
BARBOSA, Rodolfo dos Santos. Projeto estrutural do cubo do rotor de uma turbina hidráulica tipo Kaplan. Dissertação (mestrado) – Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, p. 89, 2013.
BRASIL. Ministério de Minas e Energia. Departamento de Desenvolvimento Energético. Brasília, 2011.
CAMARGO, Eduardo Breitenbach; WEBLER, Geovane; CASSOL, Fabiano. Simulação numérica de escoamento sobre perfil aerodinâmico eppler 423. Revista Brasileira de Física Tecnológica Aplicada, v. 5, n. 2, 2018.
CARBÓ, Héctor Mario. Aços Inoxidáveis: aplicações e especificações. ArcelorMittal Brasil, São Paulo, v. 29, 2008.
ECKARDT, D. Detailed flow investigations within a high-speed centrifugal compressor impeller. ASME Journal of Fluids Engineering. v. 98, 1976.
ECKARDT, D. Flow field analysis of radial and backswept centrifugal compressor impellers. I-Flow measurements using a laser velocimeter. Performance prediction of centrifugal pumps and compressors, p. 77-86, 1979.
ESSS. Fluidodinâmica Computacional: o que é?. Blog ESSS, 2016. Disponível em: https://www.esss.co. Acesso em: 13 set. 2022.
FANG, Xiande; XU, Yu. Development of an empirical model of turbine efficiency using the Taylor expansion and regression analysis. Energy, v. 36, n. 5, p. 2937-2942, 2011.
FERREIRA, Paulo Créder Gonçalves. Análise Teórica e Experimental das Características de Desempenho Aerodinâmico de Ventiladores Centrífugos com Pás Auxiliares. Monografia (Pós-graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2013.
FORONI, F. D.; MENEZES, M. A.; MOREIRA FILHO, L. A. Uso do aço AISI 409 para fabricação de pás para ventiladores. CBECIMAT – Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais. p. 15-19, 2006.
GIRAULT, Vivette; RAVIART, Pierre-Arnaud. Finite element approximation of the Navier-Stokes equations. Berlin: Springer, 1979.
HATHAWAY, Michael D. et al. Experimental and computational investigation of the NASA low-speed centrifugal compressor flow field. 1993.
KOTHARI, Chakravanti Rajagopalachari. Research methodology: Methods and Techniques. 2ª ed. New Age International Publishers, 2004.
KOTHE, Leonardo Brito; LUZ, José Leandro Rosales; VECINA, Tanit Daniel Jodar. Projeto de otimização de um ventilador centrífugo através da dinâmica dos fluidos computacional (CFD). Revista Técnico-Científica, 2016.
LIN, Sheam-Chyun; HUANG, Chia-Lieh. An integrated experimental and numerical study of forward – Curved centrifugal fan. Experimental thermal and fluid science, v. 26, n. 5, p. 421-434, 2002.
MADHWESH, N.; KARANTH, K. Vasudeva; SHARMA, N. Yagnesh. Impeller treatment for a centrifugal fan using splitter vanes – A CFD approach. Proceedings of the World Congress on Engineering. 2011
Marcas de eletrodomésticos se reinventam para manter clientes e aumentar vendas. JC Negócios, UOL, 2015. Disponível em: https://jc.ne10.uol.com.br/canal/economia/noticia/2015/07/21/marcas-de-eletrodomesticos-se-reinventam-para-manter-clientes-e-aumentar-vendas-191155.php. Acesso em: 17 out. 2022.
MARIANO, Gabriel Cassemiro. Estudo do escoamento imiscível água/óleo mediante experimentação em Célula de Hele-Shaw e Simulação CFD. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Santa Catarina, Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos, p. 85, 2008.
OLIVEIRA, Bruno José. Fabricação de peças complexas em chapas de aço inoxidável austenítico AISI 304 utilizando o método de estampagem incremental. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018.
OTAM VENTILADORES INDUSTRIAIS. Manual Técnico. Boletim Técnico nº 1: O que é um Ventilador. Porto Alegre, 2020.
PINI, Matteo et al. Preliminary design of a centrifugal turbine for organic rankine cycle applications. Journal of Engineering for Gas turbines and power, v. 135, n. 4, 2013.
PINTO, Runa Nivea et al. Computational fluid dynamics in turbomachinery: a review of state of the art. Archives of Computational Methods in Engineering, v. 24, n. 3, p. 467-479, 2017.
PRÁTICA KLIMAQUIP. Desafio Prática de Inovação. Rev. 1, p. 8, 2022.
ROBALINHO, Eric; DECKMANN, Indhirha. Análise Numérica e Sensoriamento Inteligente usando técnicas de CFD. Revista de Engenharia e Tecnologia, v. 11, n. 2, p. 100-111, 2019.
SANTOS, Felipe Ludwig dos. Dimensionamento e projeto de um ventilador centrífugo. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Panambi, 2013.
SANTOS, Felipe Ludwig dos. Análise numérica de ventilador centrífugo. Monografia (Pós-graduação em Engenharia Industrial) – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. Pannambi, 2017.
SANTOS, Túlio Fernandes do. Estudo sobre a abertura e estabilidade do arco MIG na soldagem de alumínio. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Santa Catarina, p. 58, Florianópolis, 2000.
SIMAS, João Dias. Fundição de turbinas em aluminetos de titânio. Dissertação (Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica) – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, p. 171, 2015.
SUCCI, Sauro. Computacional Fluid Dynamics (IACS). IACS-SEAS Harvard, Cambridge, 2015, set. 2015.
SUN, Rui; XIAO, Heng. CFD–DEM simulations of current-induced dune formation and morphological evolution. Advances in water resources, v. 92, p. 228-239, 2016.
TOLEDO, Gabriela Pereira; ROSA, Henrique Márcio Pereira. Simulação numérica de ventiladores centrífugos com variação do tipo da voluta: normal e com reentrância. The Journal of Engineering and Exact Sciences, v. 6, n. 5, p. 0723-0731, 2020.
Sinhorelli, Luciane Bassi. Catálogo Técnico de Ventilação Industrial. Motolovent. 2019.
STOJANOVIC, Blaza et al. Application of aluminum and aluminum alloys in engineering. Applied Engineering Letters, 2018.
VERSTEEG, Henk Kaarle; MALALASEKERA, Weeratunge. An introduction to computational fluid dynamics: the finite volume method. Pearson education, 2007.
ZHAO, Zhiqi et al. Effect of coolant mass flow rate of dirt purge hole on heat transfer and flow characteristics at a turbine blade tip underside. ASME Turbo Expo: Power for Land, Sea, and Air, v.5ª, 2018.