[en] HEAT TRANSFER IN LAMINAR FLOW OF VISCOPLASTIC MATERIALS THROUGH SHORT TUBES

• Main Author: MARCIA SOARES GAMA
• Other Authors: PAULO ROBERTO DE SOUZA MENDES
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2018
• Subjects: [pt] MATERIAIS VISCOPLASTICOS; [en] VISCOPLASTIC MATERIALS; [pt] TRANSFERENCIA DE CALOR; [en] HEAT TRANSFER; [pt] TUBOS CURTOS; [en] SHORT TUBES
• Online Access: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=33219@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=33219@2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.33219

[pt] O problema de transferência de calor, que ocorre durante o escoamento laminar de um fluido de Herschel-Bulkley na região de entrada de tubos é estudado. O número de Nusselt é obtido como uma função da coordenada axial, tensão limite de escoamento e índice de comportamento. São examinadas duas condições de contorno térmicas : fluxo de calor uniforme na parede e temperatura uniforme na parede. Esta análise é feita considerando, primeiramente, as propriedades do líquido independentes da temperatura. Em uma fase posterior, investiga-se o efeito da variação da tensão de escoamento e do índice de consistência com a temperatura. É investigada a influência de alguns parâmetros sobre a transferência de calor. Para o caso das propriedades independentes da temperatura, constatou-se a influência do índice de comportamento e do raio de plug flow sobre o perfil de velocidade. Quando o índice de comportamento é menor que 1, ou o raio de plug flow é maior que 0, o perfil de velocidade fica mais achatado. Em função disto, o número de Nusselt aumenta nestes casos. Os números de Reynolds e Peclet não afetam a troca de calor no escoamento totalmente desenvolvido, porém têm um papel significativo na região de entrada do tubo. Os resultados mostram que a hipótese de fluidos com propriedades independentes da temperatura não muda, o comportamento qualitativo do fluido frente à transferência de calor, embora quantitativamente ocorram mudanças significativas. === [en] The heat transfer problem that occurs during the laminar flow of a Herschel-Bulkley fluid through the entrance portion of tubes is studied. The Nusselt number is obtained as a function of the axial coordinate, yield stress and behavior index. Two different thermal boundary conditions are investigated: uniform wall heat flux and uniform wall temperature. The analysis is firstly carried out assuming that the .reological prop- erties do not depend on temperature. Then the effect of temperature on the yield stress and consistency index is considered for a few representative cases. The behavior index less than one or the plug flow radius greather than zero makes the velocity profile flater. As a result higher Nusselt numbers are obtained. The Reynolds and Peclet numbers do not affec t the flow in the fully developed region, however they play a significative hole in the entrance region. The results show that assumption of temperature –independent properties does not change the qualitative heat transfer behavior, although quantitatively there are significant changes.