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

• Processo: 16/16849-3
• Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2017
• Vigência (Término): 31 de agosto de 2021
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Engenharia Térmica
• Pesquisador responsável: Gherhardt Ribatski
• Beneficiário: Tiago Augusto Moreira
• Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 18/06057-8 - Desenvolvimento e avaliação de um método para determinação experimental da espessura de filmes líquidos no interior de superfícies circulares, BE.EP.DR
• Assunto(s): Fração de vazio

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.

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MOREIRA, TIAGO AUGUSTO; FURLAN, GABRIEL; DE SENA E OLIVEIRA, GUILHERME HENRIQUE; RIBATSKI, GHERHARDT. Flow boiling and convective condensation of hydrocarbons: A state-of-the-art literature review. APPLIED THERMAL ENGINEERING, v. 182, JAN 5 2021. Citações Web of Science: 0.

DO NASCIMENTO, FRANCISCO JULIO; MOREIRA, TIAGO AUGUSTO; RIBATSKI, GHERHARDT. Flow boiling critical heat flux of DI-water and nanofluids inside smooth and nanoporous round microchannels. INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER, v. 139, p. 240-253, AUG 2019. Citações Web of Science: 0.

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MOREIRA, TIAGO AUGUSTO; MOREIRA, DEBORA CARNEIRO; RIBATSKI, GHERHARDT. Nanofluids for heat transfer applications: a review. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 6 JUN 2018. Citações Web of Science: 9.

MOREIRA, TIAGO AUGUSTO; DO NASCIMENTO, FRANCISCO JUILO; RIBATSKI, GHERHARDT; GRP, HEAT TRANSFER RES. An investigation of the effect of nanoparticle composition and dimension on the heat transfer coefficient during flow boiling of aqueous nanofluids in small diameter channels (1.1 mm). EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE, v. 89, p. 72-89, DEC 2017. Citações Web of Science: 10.