Como equipamento chave para a conversão e utilização de energia, o núcleo do projeto do trocador de calor está em aumentar o coeficiente de transferência de calor e reduzir o consumo de energia no processo de troca térmica. Com base na teoria da produção de entropia da segunda lei da termodinâmica, foi analisado o mecanismo das perdas irreversíveis na transferência de calor e na resistência ao fluxo em trocadores de calor de feixe tubular, estabelecendo um modelo de análise local da produção de entropia que inclui produção média de entropia, produção turbulenta de entropia, produção de entropia de transferência de calor e produção de entropia na parede. O estudo obteve as características do escoamento e transferência de calor para os arranjos em fileira e cruzado dos feixes tubulares e as leis de distribuição de cada produção de entropia, avaliando quantitativamente o impacto da estrutura do arranjo dos feixes na irreversibilidade da troca térmica por escoamento. Os resultados mostram que a produção turbulenta de entropia e a produção de entropia de transferência de calor são os principais componentes da produção total de entropia do trocador de calor, distribuindo-se principalmente na região próxima à parede e na região de fluxo separado da esteira; a produção média de entropia, a produção turbulenta de entropia e a produção de entropia da parede aumentam gradualmente com o aumento da velocidade do gás, enquanto a produção de entropia de transferência de calor diminui gradualmente. Sob diferentes maneiras de arranjo dos feixes tubulares, existe uma velocidade ótima de fluxo correspondente que pode minimizar a produção total de entropia do processo de escoamento e transferência de calor. Em baixas velocidades de fluxo de fase gasosa, o arranjo cruzado favorece a redução da produção total de entropia do sistema, reduzindo assim as perdas irreversíveis do sistema; já em altas velocidades, recomenda-se o uso do arranjo em fileira.

trocador de calor de feixe tubular; análise de produção de entropia; arranjo em fileira; arranjo cruzado