Avaliação experimental e teórica da transferência de calor durante mudança de fases líquido-vapor em tubos sujeitos a vibrações forçadas

• Processo: 22/07080-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2028
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Fabio Toshio Kanizawa
• Beneficiário: Fabio Toshio Kanizawa
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/23239-3 - Avaliação de efeitos de vibrações forçadas horizontais durante ebulição convectiva em microcanais, BP.MS; 25/01768-7 - Avaliação dos efeitos de vibrações forçadas durante condensação convectiva, BP.DR
• Assunto(s): Ebulição Condensação Coeficiente de transferência térmica Mudança de fase
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Convective boiling | Convective condensation | Flow Pattern | Heat transfer coefficient | pressure drop | Two-phase Flow | Ebulição e condensação

Resumo

A presente proposta de pesquisa refere-se ao pedido de Auxílio à Pesquisa Inicial (PI), chamada 2022. O projeto proposto tem como objetivo principal a avaliação teórica e experimental de parâmetros termo-hidráulicos durante a ebulição e condensação convectiva em canais circulares horizontais, de dimensões convencionais e reduzidas, submetidos a vibração forçada. Constata-se a partir da revisão da literatura reduzido número de investigações experimentais sobre técnicas ativas de intensificação de coeficientes de transferência de calor durante ebulição e condensação convectivas. A imposição de vibrações nos canais é uma técnica ativa para intensificação do coeficiente de transferência de calor, entretanto não se verifica investigação experimental para condições de ebulição e condensação convectiva com vibrações forçadas. Tendo ainda em vista que a circulação do fluido em sistemas de refrigeração ou geração de energia é geralmente realizada através de compressores e bombas, os quais eventualmente transmitem vibrações para os trocadores de calor do sistema, este mecanismo de intensificação é intrínseco para muitos sistemas. No caso de condensação convectiva no interior de canais horizontais, espera-se que a vibração do canal favoreça o rompimento ou a redução de espessura de filme de líquido ao longo da parede, implicando assim no incremento do coeficiente de transferência de calor. Já para ebulição convectiva no interior de canais sujeitos a vibração forçada, o rompimento de filmes de líquido ao longo da parede pode implicar em redução do coeficiente de transferência de calor ou até mesmo em antecipação da secagem de parede. Portanto, o presente projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de aparato para avaliação experimental do coeficiente de transferência de calor, perda de pressão e padrões de escoamento durante ebulição e condensação convectiva no interior de canais horizontais sujeitos a vibração forçada. Pretende-se avaliar canais circulares com diâmetros internos entre 2 e 4 mm, compreendendo assim escala micro e de transição, escoamentos de fluidos refrigerantes R134a, R410A, R600a e R290, e temperaturas de saturação entre -5 e 40 °C. Adicionalmente, pretende-se utilizar atuador para imposição de frequências de vibração entre 20 e 70 Hz, com o intuito de contemplar a faixa de operação de compressores acionados por inversores de frequência, com modos de vibração verticais, horizontais e mistos. (AU)