Engenharia Mecânica (Belo Horizonte - Nova Gameleira)

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Navegando Engenharia Mecânica (Belo Horizonte - Nova Gameleira) por Assunto "Correlação (Estatística) – Teses"

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    Análise de correlações para cálculo do coeficiente convectivo em trocadores de calor geotérmico
    (Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2026-06-15) Araújo, Pedro Augusto Passos; Paulino, Tiago de Freitas; Barbieri, Paulo Eduardo Lopes; http://lattes.cnpq.br/9989399943912374; http://lattes.cnpq.br/6949861152810464; Paulino, Tiago de Freitas; Barbieri, Paulo Eduardo Lopes; Ferreira, André Guimarães; Guzzo, Márcio Expedito
    O aumento da demanda por sistemas de condicionamento de ar em regiões de clima tropical tem impulsionado o desenvolvimento de alternativas energeticamente mais eficientes para rejeição de calor em edificações. Nesse contexto, os trocadores de calor geotérmicos destacam-se como alternativa promissora aos sistemas convencionais com condensação a ar, devido à estabilidade térmica do solo e ao potencial de redução do consumo energético. O presente trabalho teve como objetivo dimensionar um trocador de calor geotérmico aplicado a um sistema de climatização por meio da análise comparativa de diferentes correlações convectivas internas utilizadas na estimativa da transferência de calor turbulenta. Para isso, foi desenvolvido um modelo matemático em linguagem Python 3.12 utilizando as bibliotecas CoolProp e HT, permitindo a avaliação de 22 correlações convectivas disponíveis na literatura técnica. O procedimento de cálculo envolveu a determinação das propriedades termofísicas dos fluidos, o cálculo dos números adimensionais de Reynolds e Nusselt, do coeficiente convectivo interno e da temperatura de saída do fluido. Os resultados demonstraram predominância de escoamento turbulento em todas as condições analisadas, com número de Reynolds variando entre 7654 e 14610. Observou-se elevada influência da correlação convectiva sobre os valores do número de Nusselt, cujas médias variaram entre 22,73 e 421,41. A avaliação estatística foi realizada por meio do desvio médio absoluto (MAD), desvio médio (MD) e erro percentual médio (MPE), comparando os resultados calculados com dados experimentais de referência. Entre as correlações avaliadas, a correlação de Nunner apresentou o melhor desempenho estatístico global, com MAD de 0,4292 °C e MPE de -1,8332%, enquanto a correlação de Webb apresentou o segundo melhor ajuste aos dados experimentais, com MAD de 0,7494 °C e MPE de -3,2759%. Em contraste, a correlação Dipprey–Sabersky apresentou os maiores desvios, com MAD de 1,1898 °C e MPE de -5,2044%. Os resultados evidenciaram elevada sensibilidade do modelo térmico à formulação convectiva empregada, demonstrando que a seleção adequada da correlação exerce influência direta sobre a precisão das previsões térmicas e sobre o dimensionamento de trocadores de calor geotérmicos aplicados à climatização de ambientes em regiões de clima tropical.