Projeto e caracterização experimental de absorvedores térmicos baseados em microcanais para coletores solares

• Processo: 17/12576-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de abril de 2019
• Vigência (Término): 31 de março de 2020
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Gherhardt Ribatski
• Beneficiário: Debora Carneiro Moreira
• Supervisor: Satish Gopalrao Kandlikar
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Local de pesquisa: Rochester Institute of Technology (RIT), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 15/24834-3 - Desenvolvimento de dissipadores de calor de alto desempenho baseados em multi-microcanais contendo superfícies micro- e nanoestruturadas visando aplicações em receptores solares, BP.PD
• Assunto(s): Transferência de calor Fluxo de calor crítico Energia solar
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Critical Heat Flux | flow boiling | Microchannel | Solar absorber | solar energy | Thermal instability | Transferência de Calor

Resumo

A habilidade de absorver ou dissipar calor em espaços restritos é um dos principais desafios enfrentados no desenvolvimento de tecnologias em diversas áreas. O aproveitamento da energia solar através da absorção do calor por fluidos refrigerantes escoando em mini- ou microcanais se mostra como uma forma promissora de utilização de energia limpa e renovável, por exemplo. Como observado em diversos estudos, dispositivos baseados na ebulição convectiva em microcanais apresentam grande potencial de aplicação como dissipadores ou absorvedores de calor, principalmente pelo elevado coeficiente de transferência de calor e mínima variação de temperatura observados em processos de mudança de fase. Contudo, tais dispositivos ainda se encontram em desenvolvimento, e é necessário superar alguns problemas reportados, como alta perda de pressão, reduzido fluxo crítico de calor, superaquecimento da superfície, e a ocorrência de instabilidades térmicas. Assim, é recomendado que estes trocadores de calor sejam projetados de acordo com a aplicação desejada, de modo que cada um dos pontos apresentados seja tratado com a devida importância inerente à sua aplicação. Em estudos recentes, o grupo de pesquisa do Laboratório de Análises Térmicas, Microfluídica, e Células Combustível do Instituto de Tecnologia de Rochester (RIT) desenvolveu novas técnicas que se mostraram eficientes na redução da perda de pressão e elevação do fluxo crítico de calor. Neste contexto, este projeto de pesquisa propõe a concepção e caracterização de absorvedores de calor de alta performance para coletores solares baseados na ebulição convectiva em microcanais. As técnicas desenvolvidas pelo grupo coordenado pelo Prof. Satish Kandlikar serão empregadas no planejamento dos novos dispositivos, que serão fabricados e caracterizados em termos da perda de pressão, do coeficiente global de transferência de calor, e do fluxo crítico. (AU)

Publicações científicas

(5)

(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, DEBORA C.; RIBATSKI, GHERHARDT; KANDLIKAR, SATISH G.. Heat Transfer and Pressure Drop in Single-Phase Flows in Tapered Microchannels. JOURNAL OF HEAT TRANSFER-TRANSACTIONS OF THE ASME, v. 144, n. 7, p. 8-pg., 2022-07-01. (17/12576-5, 16/09509-1, 15/24834-3)

MOREIRA, DEBORA C.; RIBATSKI, GHERHARDT; KANDLIKAR, SATISH G.; AMER SOC MECH ENGINEERS. EFFECTS OF TAPER CONFIGURATIONS ON HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROP IN SINGLE-PHASE FLOWS IN MICROGAPS. PROCEEDINGS OF THE ASME 2020 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANOCHANNELS, MICROCHANNELS, AND MINICHANNELS (ICNMM2020), v. N/A, p. 6-pg., 2020-01-01. (15/24834-3, 16/09509-1, 17/12576-5)

MOREIRA, D. C.; NASCIMENTO JR, V. S.; KANDLIKAR, S. G.; RIBATSKI, G.. Flow boiling of R1336mzz(Z) in tapered microgaps with asymmetric dual-V microchannels. APPLIED THERMAL ENGINEERING, v. 228, p. 15-pg., 2023-04-05. (17/12576-5, 15/24834-3, 16/09509-1, 18/23538-0, 17/12309-7)

MOREIRA, D. C.; NASCIMENTO, V. S.; RIBATSKI, G.; KANDLIKAR, S. G.. Combining liquid inertia and evaporation momentum forces to achieve flow boiling inversion and performance enhancement in asymmetric Dual V-groove microchannels. INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER, v. 194, p. 14-pg., 2022-09-15. (17/12576-5, 15/24834-3, 16/09509-1, 18/23538-0)

MOREIRA, DEBORA C.; RIBATSKI, GHERHARDT; KANDLIKAR, SATISH G.; AMER SOC MECH ENGINEERS. REVIEW OF ENHANCEMENT TECHNIQUES WITH VAPOR EXTRACTION DURING FLOW BOILING IN MICROCHANNELS. PROCEEDINGS OF THE ASME 2020 18TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON NANOCHANNELS, MICROCHANNELS, AND MINICHANNELS (ICNMM2020), v. N/A, p. 8-pg., 2020-01-01. (15/24834-3, 16/09509-1, 17/12576-5)