Desenvolvimento e avaliação de um método para determinação experimental da espessura de filmes líquidos no interior de superfícies circulares

Resumo

A estimativa da espessura do filme de líquido (EFL) em escoamentos anulares é crítica em processos de transferência de calor envolvendo escoamentos bifásicos, uma vez que a condução através do filme de líquido é a principal resistência térmica para a ebulição convectiva e para a condensação convectiva. Além disto, vale ressaltar que a parcela da perda de pressão por atrito também está associada às características do filme de líquido. Logo, a correta previsão da EFL é uma ferramenta crucial para o desenvolvimento de métodos de previsão para o coeficiente de transferência de calor, perda de pressão e fluxo crítico de calor (secagem de parede). Atualmente, o Multiphase Flow Visualization and Analysis Laboratory (MFVAL) coordenado pelo Prof. Gregory F. Nellis na Universidade de Wisconsin-Madison (classificada como 40ª melhor no mundo de acordo com a classificação da Times Higher Education ranking na área de engenharia e educação) está trabalhando no aperfeiçoamento da técnica, inicialmente proposta por Shedd e Newell (1998), para a medição da EFL em superfícies planas. Neste contexto, a presente proposta de estágio tem como objetivo que o estudante de doutorado aprenda o atual know-how sobre a medição da EFL desenvolvido pelo MFVAL na Universidade de Wisconsin-Madison. Também é esperado que, durante o estágio, o aluno estenda para geometrias curvas e avalie a acuracidade da técnica para medição da EFL, atualmente desenvolvida para superfícies planas. Após seu retorno ao Brasil, é esperado que o estudante implemente e utilize a técnica desenvolvida para avaliação da EFL no aparato presente no Heat Transfer Research Group da EESC-USP para estudos envolvendo a condensação convectiva. A partir dos dados para a EFL, e resultados experimentais obtidos previamente ao estágio no exterior para o coeficiente de transferência de calor e perda de pressão, novos modelos fenomenológicos para a fração de vazio, coeficiente de transferência de calor e perda de pressão serão propostos. É esperado também, baseando-se nas medições da EFL, separar o processo de condensação entre efeitos inerciais e efeitos gravitacionais dominantes, permitindo o desenvolvimento de métodos de previsão mecanicistas que incorporem a fenomenologia do processo. É importante ressaltar que esta proposta permite combinar a transferência de tecnologia para um grupo de pesquisa no Brasil e proporcionar experiência internacional para um estudante brasileiro que apresenta desempenho acima ao de seus colegas. (AU)