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Desenvolvimento de um microssensor e sua aplicação na avaliação da espessura do filme líquido durante a ebulição convectiva em microcanais em condições próximas a secagem de parede

Processo: 19/01755-1
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de maio de 2019
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
Pesquisador responsável:Gherhardt Ribatski
Beneficiário:Victor Eduardo Corte Baptistella
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:16/09509-1 - Processos de transferência de calor com mudança de fase de elevado desempenho aplicados ao aproveitamento de energia solar, AP.TEM
Assunto(s):Transferência de calor   Ebulição convectiva   Escoamento bifásico   Microssensores   Energia solar

Resumo

Esta proposta de pesquisa de mestrado se insere no contexto de um projeto FAPESP, modalidade temático (Processo no 2016/09509-1), que trata, entre outros temas, do estudo da ebulição convectiva em canais de reduzido diâmetro visando sua aplicação no aproveitamento de energia solar. Ela trata da avaliação da espessura do filme líquido em condições diabáticas para o escoamento bifásico em microescala de água segundo o padrão anular, em condições próximas a secagem de parede. Para isto, será desenvolvido um microssensor, cuja medida se baseará na condutividade elétrica local do filme líquido. O padrão anular predomina em canais de dimensões reduzidas e se caracteriza por coeficientes de transferência de calor (CTC) elevados, que, no entanto, decrescem drasticamente com o estabelecimento de condições de secagem de parede. Tal comportamento, assim como a perda de pressão elevada em microescala, está associado as características do filme líquido. Desta forma, é frequente a inclusão de métodos para sua estimativa em modelos de previsão do CTC, título de secagem de parede (xsec) e perda de pressão. Estes modelos se baseiam, em sua maioria, em resultados para condições adiabáticas (geralmente escoamentos ar-água) e especulações a respeito do comportamento do filme líquido, devido as dificuldades intrínsecas de sua medição associadas as reduzidas dimensões envolvidas. Isto faz com que estes modelos sejam ajustados por meio de parâmetros empíricos, tornando-os seguramente apropriados apenas às condições de seu ajuste. Desta forma, a presente proposta se destaca por envolver o levantamento de resultados inéditos que possibilitarão, além de um melhor entendimento do fenômeno físico, suas incorporações a métodos de previsão utilizados no projeto de trocadores e absorvedores de calor baseados em microcanais. O desenvolvimento do sensor envolverá a aplicação de técnicas de microfabricação e, desta forma se beneficiará de parceria estabelecida com o Centro de Componentes Semicondutores e Nanotecnologias (CCSNano) da UNICAMP por meio do projeto temático. Por fim, ressaltam-se a expertise do Grupo de Pesquisa em Transferência de Calor no estudo de processos de transferência de calor com mudança de fase junto com a capacitação e maturidade do aluno, o qual obteve o maior coeficiente de rendimento entre os graduados em Engenharia Mecatrônica pela EESC-USP em 2018, já cursou duas disciplinas obrigatórias do programa de pós-graduação em Engenharia Mecânica da EESC-USP (Termodinâmica Clássica e Mecânica dos Fluidos), obtendo conceito máximo em ambas, e é coautor de artigo em periódico de elevado fator de impacto resultante do seu projeto de pesquisa de Iniciação Científica com bolsa FAPESP (Processo no 2016/11657-9). (AU)