Caracterização dos padrões de escoamento em microcanais horizontais em condições de temperatura próximas o ponto crítico termodinâmico

• Processo: 23/17573-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Engenharia Térmica
• Pesquisador responsável: Gherhardt Ribatski
• Beneficiário: Dannilo Belo Cardoso
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Ebulição convectiva Padrões de escoamento Escoamento bifásico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ebulição Convectiva | microcanais | padrões de escoamento | Ponto crítico | Escoamentos bifásicos

Resumo

Esta proposta de pesquisa de Iniciação Científica se insere no contexto de um projeto amplo, atualmente em execução no Grupo de Transferência de Calor da Escola de Engenharia de São Carlos, USP, que trata da investigação do escoamento bifásico e da ebulição convectiva em condições de temperaturas próximas ao ponto crítico termodinâmico. Investigações relacionadas à caracterização de escoamentos bifásicos em condições de macro e microescala foram extensivamente realizadas ao longo das últimas décadas, com o objetivo de compreender os mecanismos físicos de transferência de calor e perda de pressão. A maior parcela destes estudos envolvendo refrigerantes orgânicos restringe-se à reduzidas temperaturas de saturação, típicas de aplicações de refrigeração e ar-condicionado. No entanto, é crescente o interesse em sistemas que operem com elevadas temperaturas de evaporação, tais como os Ciclos Rankine Orgânicos e bombas de calor de elevada temperatura. Isto traz a necessidade do desenvolvimento de novos métodos de previsão que possam ser empregados no projeto de trocadores de calor operando em tais condições, já que os métodos existentes para previsão do coeficiente de transferência de calor (CTC) e da perda de pressão (Dp) não incorporam em suas concepções resultados para temperaturas de saturação elevadas. Dada a reconhecida relação entre a topologia do escoamento e a transferência de calor e a perda de pressão, é fundamental investigar as características do escoamento em elevadas temperaturas de saturação para o desenvolvimento de métodos de previsão mecanicistas para o CTC e Dp. Neste contexto, a presente proposta trata da avaliação das características do escoamento bifásico durante a ebulição convectiva do refrigerante R245fa para T_sat=60-150°C, correspondendo a temperaturas reduzidas de 0,78 a 0,99 no interior de um canal de 1,2 mm de diâmetro. Um programa desenvolvido em Matlab®, baseado na avaliação da intensidade luminosa dos pixels, será utilizado no tratamento das imagens do escoamento obtidas por meio de uma câmera de alta velocidade. Além disso, sinais obtidos por meio de pares diodo/sensor-laser atenuados por meio da topologia do escoamento também serão utilizados na caracterização do escoamento. Com base nesses dados, serão levantados resultados para velocidade, dimensão e frequência das bolhas de vapor, excentricidade do núcleo de vapor e será desenvolvido um método objetivo para caracterização dos padrões de escoamento.