Estudo experimental sobre padrões de escoamento e perda de pressão durante escoamentos água-ar ascendente e descendente em trocador de calor de placas

• Processo: 24/15588-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Gherhardt Ribatski
• Beneficiário: Bruno de Moura Coelho
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Escoamento bifásico Padrões de escoamento Perda de carga Mecânica dos fluidos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: escoamento bifásico | padrões de escoamento | Perda de carga | Trocador de calor de placas | Mecânica dos Fluidos

Resumo

A maioria das aplicações envolvendo trocadores de calor de placas utilizam dois fluidos na fase líquida. Contudo, recentemente tem se tornado comum o emprego destes equipamentos em processos com mudança de fase. Neste caso, efeitos de má distribuição do fluido refrigerante tornam-se ainda mais relevantes, o qual depende da distribuição das fases ao longo do trocador de calor, cujas topologias variam de acordo com as condições operacionais. Tais distribuições de fases são denominadas de padrões de escoamento. Neste contexto, é reconhecido que estes padrões, influenciam tanto a transferência de calor quanto a perda de pressão. Neste contexto, o objetivo deste estudo é identificar os padrões de escoamento e suas características em um modelo de trocador de placas construído em acrílico (seção de testes) para condições adiabáticas e escoamentos monofásicos e bifásicos ascendentes e descendentes. Para isso, serão capturadas imagens da seção de testes usando uma câmera de alta velocidade, além de registrar sinais transientes de pressão diferencial, que serão posteriormente avaliados por meio de programas de processamento de imagens e sinais. A velocidade das bolhas será calculada também aplicando a técnica de velocimetria por filtros espaciais (SFV). Esperase, ao final deste estudo, identificar os padrões de escoamento bifásicos na seção de testes, bem como as características e velocidades das bolhas para o padrão de bolhas dispersas. Essas informações são fundamentais para orientar estudos futuros de otimização deste tipo de trocadores de calor.