Investigação do fluxo crítico de calor e da ebulição em filme aplicada a trocadores de calor compactos em alta temperatura

• Processo: 21/10323-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2021
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Engenharia Térmica
• Pesquisador responsável: Cristiano Bigonha Tibirica
• Beneficiário: Thalles Coimbra Borba Roldão
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Ciclo Rankine orgânico Transferência de calor
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ciclo Rankine Orgânico | ebulição em filme forçada | Elevadas Temperaturas | fluxo crítico de calor | Trocadores de calor compactos | Transferência de calor

Resumo

A presente proposta trata do estudo experimental e teórico do fluxo crítico de calor e da ebulição em filme em escoamento forçado visando aplicação em trocadores de calor compactos para altas temperaturas. O fluxo crítico de calor (FCC) é o máximo fluxo de calor que pode ser aplicado antes da ocorrência da ebulição em filme, esta caracterizada por um baixo coeficiente de transferência de calor. Uma das aplicações que vem ganhando destaque na comunidade científica e onde o pleno conhecimento da fenomenologia do fluxo crítico de calor e da ebulição em filme é necessário é a de trocadores de calor em ciclos de potência para reaproveitamento de rejeitos térmicos, tal como no ciclo Rankine orgânico. Estes trocadores de calor operam com gases em altas temperaturas e estão sujeitos a condições de fluxo crítico de calor e a ebulição em filme. Neste sentido é importante que os mecanismos físicos do fluxo crítico de calor e da ebulição em filme em escoamentos forçados sejam melhores compreendidos e que ferramentas de cálculo sejam avaliadas e desenvolvidas para o correto projeto destes equipamentos. Neste contexto, será medido e estudado o FCC e a ebulição em filme forçada no interior de tubos com fluidos refrigerantes usados no ciclo Rankine orgânico. Ao final dos experimentos será avaliado um trocador de calor compacto utilizando gases quentes nas condições de fluxo crítico e ebulição em filme. Espera-se com este projeto, a obtenção de: (i) dados inéditos na literatura para medições de elevados fluxos críticos de calor, (ii) medições de ebulição em filme na ebulição convectiva, e (iii) a proposição de modelos que sirvam para o projeto de trocadores de calor compactos que serão utilizados nas novas aplicações de aproveitamento térmico.