Influência da interação fluido-superfície sobre a dinâmica da nucleação de bolhas de vapor

Resumo

A necessidade de se encontrar técnicas que otimizem processos de transferência de calor, tais como mudança de fase, torna imprescindível a compreensão da dinâmica das bolhas de vapor durante o processo de ebulição. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo auxiliar no estudo dos mecanismos de transferência de calor no regime de ebulição nucleada por meio de testes experimentais sobre uma superfície de cobre plana com cavidade artificial, analisando as etapas de crescimento e partida da bolha de vapor. A pesquisa será desenvolvida juntamente a um projeto de mestrado, envolvendo o desenvolvimento de técnicas experimentais e de análise de resultados. Aspectos envolvendo a formação e crescimento das bolhas de vapor, e os efeitos de interação superfície-fluido, serão estudados por meio da obtenção de parâmetros como diâmetro e frequência de formação e partida da bolha de vapor através da visualização do fenômeno e do desenvolvimento de um sensor óptico cuja vantagem repousa, basicamente, no fato de ter custo acessível e de não ser intrusivo, garantindo assim a ausência de qualquer interferência direta nas medidas dos sinais obtidos e, consequentemente, nas frequências características das bolhas de vapor. Será analisado um fluido de trabalho, em condições saturadas, o HFE-7100. Além disso, o presente estudo envolverá também a caracterização da superfície testada, utilizando técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM). A contribuição deste trabalho consiste em obter resultados que combinam pesquisa fundamental e aplicada cuja incorporação pela indústria resulta em equipamentos mais eficientes dos pontos de vista ambiental e energético. Além disso, o uso de um sensor do tipo óptico, cuja arquitetura do componente eletrônico é construída para converter o sinal analógico em digital, permite uma maior confiabilidade da conversão no domínio de frequências estacionárias ou variadas ao longo do tempo obtida através de análises lineares como transformadas de Fourier e de ondaletas, respectivamente.