Estudo fluidodinâmico computacional da transferência de calor de uma conexão elétrica tipo H

• Main Author: Gilberto Antunes Renno Junior
• Other Authors: Rudolf Huebner
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2013
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9BVK4V

=== All energy that is generated, transmitted and distributed requires electricity to pass by electrical connections at various points. The ever-increasing demands for electricity and the shortage of new economically viable generation sources, presenting projects distant from consumers connected by long power transmission lines makes the study of power connections important. The operations, product quality, and equipment reliability, availability, and maintainability are now pushed to unprecedented levels while staying within budgetary constraints. One of the most visible ways of perceiving the state of degradation of a power connection is it high temperature. This dissertation presents the study of an "H" type compression power connection heat transfer, commonly used in power distribution systems, in order to study the heat transfer in quiescent state and in the presence of crossow. A computational uids dynamics (CFD) numerical simulation is performed and validated by comparing with obtained experimental data. Then it is studied the streamlines, the pressure variation and the local and average convection heat transfer coecient, in steady and unsteady state. Finally, local and average Nusselt number correlations for this connection are described. The temperature results obtained by numerical simulation were close to those obtained experimentally, with the maximum deviation of 6%. The mean convection heat transfer coecient met similar values when compared with the classical correlations for a cylinder of equivalent diameter, and the maximum difference found is 19%. === Toda energia que é gerada, transmitida e distribuída exige que a eletricidade passe por conexões elétricas em diversos pontos. A grande e crescente demanda por energia elétrica e a escassez de novas fontes economicamente viáveis, com empreendimentos de geração cada vez mais distantes dos centros consumidores conectados por extensas linhas de transmissão tornam o estudo de conexões elétricas importante. A operação, qualidade do produto, conabilidade dos equipamentos, disponibilidade e facilidade manutenção são agora pressionadas para níveis sem precedentes, sujeitas a restrições orçamentárias cada vez maiores. Uma das maneiras mais visíveis de perceber o estado de degradação de uma conexão elétrica é sua elevada temperatura. Esta dissertação apresenta o estudo da troca de calor por convecção de uma conexão elétrica tipo H, comumente utilizada em redes de distribuição de energia elétrica, com o intuito de estudar os fenômenos da transferência de calor para convecção natural e forçada. Para isto é realizada uma simulação numérica utilizando fluidodinâmica computacional (CFD) validada pela comparação com dados obtidos experimentalmente. A partir desta estudam-se o comportamento das linhas de corrente, a variação da pressão e os valores do coeciente de troca de calor por convecção local e médio, em regime permanente e transiente. Finalmente, são descritas correlações para a determinação do número de Nusselt médio e local desta conexão. Os resultados de temperatura obtidos pela a simulação numérica foram próximos aos obtidos experimentalmente, sendo o desvio máximo de 6%. Para o coeciente médio de transferência de calor por convecção, encontrou-se valores semelhantes ao se comparar com as correlações clássicas para um cilindro de diâmetro equivalente, sendo a diferença máxima de 19%.