Caracterização dos padrões estratificado ondulado e em névoa durante a mudança de fase em tubos horizontais

• Processo: 21/03634-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Gherhardt Ribatski
• Beneficiário: Ana Luiza Guereschi Kohlmann
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Escoamento bifásico Transferência de calor Otimização Fenômenos de transporte MATLAB Propriedades mecânicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Entranhamento de líquido | escoamento bifásico | Escoamento em névoa | Escoamento estratificado ondulado | Ondulações interfaciais | Transferência de Calor

Resumo

Em escoamentos vapor-líquido, a distribuição das fases ao longo da seção transversal varia de acordo com as condições operacionais. Tais distribuições apresentam geometrias características, denominadas de padrões de escoamento. Esses padrões influenciam significativamente a transferência de calor e a perda de pressão. Entre os padrões de escoamento em dutos horizontais presentes em equipamentos envolvendo aplicações comerciais e industriais de refrigeração e condicionamento de ar, pode-se mencionar os escoamentos estratificado ondulado e em névoa. O primeiro se caracteriza pela segregação das fases devido aos efeitos gravitacionais, com o líquido escoando na região inferior e o vapor na região superior do duto. Neste padrão a interface líquido/vapor apresenta ondulações, cujas características são relevantes na transferência de calor, perda de pressão e na transição para os padrões intermitente e anular. No escoamento em névoa, a fase líquida escoa na forma de gotículas dispersas entranhadas no escoamento de vapor. A taxa de transferência de calor e a perda de pressão no escoamento em névoa estão diretamente relacionadas ao entranhamento de líquido. Desta forma, a presente proposta envolve a caracterização da amplitude, velocidade e frequência das ondulações interfaciais durante o escoamento estratificado ondulado e da densidade e periodicidade do entranhamento de líquido durante o escoamento em névoa. Para isto, serão desenvolvidos programas em MatLab (2015) visando a análise de imagens destes padrões, as quais foram levantadas em estudo prévio (Proc. FAPESP n° 2016/16849-3) por meio de uma câmera de alta-velocidade e se encontram disponíveis no Grupo de Pesquisa em Transferência de Calor da EESC-USP. Tais imagens foram obtidas para condições de condensação e ebulição convectiva para os fluidos R134a, R600a, R290 e R1270 e envolvem, assim, faixas relativamente amplas de pressões reduzidas e distintos mecanismos físicos de transferência de calor. Concluindo, espera-se por meio deste estudo a proposição de novas correlações baseadas em adimensionais para os parâmetros mencionados, as quais possam vir a ser incorporadas a modelos de transferência de calor e perda de pressão, com potencial de utilização como ferramenta de projeto e otimização de trocadores de calor. (AU)