Avaliação experimental da ebulição convectiva fluidos R245fa e R1233zd(E) no interior de microcanais em pressões elevadas

• Processo: 20/06705-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 22 de novembro de 2021
• Data de Término da vigência: 21 de novembro de 2022
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Engenharia Térmica
• Pesquisador responsável: Gherhardt Ribatski
• Beneficiário: Daniel Borba Marchetto
• Supervisor: Remi Revellin
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Institut National des Sciences Appliquées Lyon (INSA Lyon), França
• Vinculado à bolsa: 19/22105-5 - Estudo da ebulição convectiva de fluidos quase-críticos visando sua aplicação em ciclos Rankine orgânicos, BP.DR
• Assunto(s): Ciclo Rankine Ciclo Rankine orgânico Ebulição convectiva Escoamento bifásico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ciclo Orgânico | Ciclo Rankine | Ebulição Convectiva | Microcanal | pressão crítica | refrigerante | Escoamentos bifásicos

Resumo

Existe uma predominância na literatura de estudos envolvendo a ebulição convectiva em reduzidas pressões, características de aplicações de refrigeração e ar condicionado. Devido ao crescente interesse em ciclos de Rankine orgânicos, assim como em caldeiras de leitos fluidizados recirculantes e reatores supercríticos à água, os estudos em pressões elevadas se intensificaram nos últimos anos. As propriedades termofísicas dos fluidos apresentam significativa variação em pressões elevadas, especialmente na proximidade da pressão crítica. A entalpia de vaporização e a densidade da fase líquida apresentam decrescimentos acentuados quando a pressão se aproxima da crítica, resultando em características únicas de transferência de calor em ebulição. Entretanto, somente um grupo reduzido de pesquisadores avaliou o fenômeno de transferência de calor em elevadas pressões, enquanto em pressões quase críticas o grupo é ainda mais restrito. A maioria dos estudos disponíveis na literatura foram realizados em diâmetros convencionais, utilizando fluidos refrigerantes com significante potencial de aquecimento global (Global Warming Potential - GWP). Além disso, apesar de serem investigados escoamentos horizontais e verticais, os estudos não avaliaram inclinações intermediárias. Neste contexto, a presente proposta trata de um estudo envolvendo a ebulição convectiva em pressões elevadas dos fluidos refrigerantes R245fa e R1233zd(E) em um tubo de 2 mm de diâmetro com diferentes inclinações. Ambos os fluidos possuem potencial de aplicação em ciclos Rankine orgânicos, com o segundo deles possuindo GWP aproximadamente nulo. O estudo será conduzido em uma bancada experimental localizada no Centre d'Énergétique et de Thermique de Lyon, e os efeitos da velocidade mássica, do fluxo de calor, da inclinação do escoamento e do subresfriamento no coeficiente de transferência de calor, na perda de pressão e no fluxo crítico de calor serão avaliados. Os resultados serão comparados com métodos de previsão da literatura e, caso haja necessidade, novos métodos serão propostos. (AU)