Análise teórica-experimental do coeficiente de transferência de calor, perda de pressão e padrão de escoamento durante a condensação de misturas zeotrópicas de hidrocarbonetos no interior de tubos

Resumo

A substituição gradual dos refrigerantes halogenados implica no desenvolvimento de fluido com reduzido impacto ambiental, com as misturas de hidrocarbonetos se apresentando como opções promissoras. Neste contexto, a proposta de pesquisa de Doutorado envolve o estudo da condensação de misturas zeotrópicas de hidrocarbonetos no interior de canais convencionais horizontais. Sua execução envolve o levantamento experimental de resultados para o coeficiente de transferência de calor, queda de pressão, fração de vazio superficial e padrão de escoamento para os fluidos puros e suas misturas R290/R600a (propano/isobutano), fração molar 30/70%, e R1270/R600a (propileno/isobutano), fração molar 25/75%. Ensaios serão realizados para tubos com diâmetros de 6 e 9 mm, amplas faixas de velocidade mássica, duas temperaturas de ponto de orvalho e título de vapor entre 1 e 0. Estes resultados serão comparados com dados obtidos para o R134a, de forma a avaliar comparativamente o desempenho destas misturas em relação a um refrigerante convencional, que embora apresente ODP (ozone depletion potential) nulo possui um GWP (Global Warming Potential) relativamente elevado. Atenção especial será dada a avaliação da espessura do filme líquido em escoamento anular. O extenso banco de dados obtido será utilizado no desenvolvimento de modelos semi-empíricos que possam ser utilizados como ferramentas de projeto de trocadores de calor. Os ensaios serão realizados em aparato experimental localizado no Departamento de Engenharia Mecânica da EESC-USP, cuja readequação, visando capacitá-lo para a realização de estudos envolvendo condensação e evaporação de hidrocarbonetos, contou com auxílios pesquisa FAPESP (processo n° 2011/50176-2) e CNPq (processo n° 476763/2013-4). Vale destacar que o Grupo de Pesquisa em Transferência de Calor da EESC-USP possui razoável experiência em estudos experimentais envolvendo a transferência de calor em processos com mudança de fase. Contribuirá também para o sucesso da pesquisa proposta o fato do candidato a bolsa estar trabalhando junto ao grupo em tema correlato a mais de três anos (Processo FAPESP no 2013/02869-4 e Processo CNPq 131082/2015-9) e já ter cursado durante o seu mestrado a totalidade dos créditos necessários ao seu doutoramento.