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Estudo do fluxo crítico de calor e da ebulição em filme aplicado a trocadores de calor compactos em alta temperatura

Processo: 19/11066-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de outubro de 2019 - 30 de setembro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
Pesquisador responsável:Cristiano Bigonha Tibirica
Beneficiário:Cristiano Bigonha Tibirica
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Ciclo Rankine orgânico 

Resumo

A presente proposta trata do estudo experimental e teórico do fluxo crítico de calor e da ebulição em filme em escoamento forçado visando aplicação em trocadores de calor compactos para altas temperaturas. O fluxo crítico de calor (FCC) é o máximo fluxo de calor que pode ser aplicado antes da ocorrência da ebulição em filme, esta caracterizada por um baixo coeficiente de transferência de calor. Uma das aplicações que vem ganhando destaque na comunidade científica e onde o pleno conhecimento da fenomenologia do fluxo crítico de calor e da ebulição em filme é necessário é a de trocadores de calor em ciclos de potência para reaproveitamento de rejeitos térmicos, tal como no ciclo Rankine orgânico. Estes trocadores de calor operam com gases em altas temperaturas e estão sujeitos a condições de fluxo crítico de calor e a ebulição em filme. Neste sentido é importante que os mecanismos físicos do fluxo crítico de calor e da ebulição em filme em escoamentos forçados sejam melhores compreendidos e que ferramentas de cálculo sejam avaliadas e desenvolvidas para o correto projeto destes equipamentos. Neste contexto, este projeto visa a adaptação e integração de duas bancadas experimentais desenvolvidas pelo proponente, onde será medido e estudado o FCC e a ebulição em filme forçada no interior de tubos com fluidos refrigerantes usados no ciclo Rankine orgânico. Ao final dos experimentos será avaliado um trocador de calor compacto utilizando gases quentes nas condições de fluxo crítico e ebulição em filme. Para atingir tal finalidade são necessários novos equipamentos tais como bombas, medidores de vazão e sistemas de instrumentação. Espera-se com este projeto, a obtenção de: (i) dados inéditos na literatura para medições de elevados fluxos críticos de calor, (ii) medições de ebulição em filme na ebulição convectiva, (iii) a proposição de modelos que sirvam para o projeto de trocadores de calor compactos que serão utilizados nas novas aplicações de aproveitamento térmico e (iv) capacitar um laboratório, em território brasileiro, a realizar amplos estudos de fluxo crítico de calor e ebulição em filme em condições de elevadas temperaturas. (AU)