Análise experimental e teórica dos regimes de ebulição nucleada e convectiva em tubo liso e micro-aletado em escoamento anular

Abstract

Durante os últimos anos, o estudo dos regimes de ebulição nucleada e ebulição convectiva no interior de tubos tem se intensificado, orientado, inicialmente, para o desenvolvimento de correlações empíricas para os coeficientes de transferência de calor e modelos para cálculo do gradiente de pressão. Estes regimes estão presentes na maioria dos sistemas de refrigeração, aero-espacial e da indústria de petróleo e gás. Neste trabalho de doutorado propõe-se a análise teórica e experimental da transferência de calor em tubos lisos e micro-aletados nos regimes de ebulição nucleada e de ebulição convectiva. Apresentando-se como motivações a obtenção de resultados experimentais para o coeficiente de transferência de calor, como também a obtenção de visualizações do escoamento utilizando uma câmera fotográfica digital de alta definição. Os resultados experimentais obtidos serão comparados com outros dados experimentais e, também, com modelos e correlações encontrados na literatura. A partir de uma análise dimensional e dos dados experimentais obtidos por Bandarra Filho (2002) e Seo e Kin (2003) foi obtida uma correlação utilizando algo ritmos genéticos como método de minimização. Os dados experimentais deste trabalho foram comparados com a correlação obtida. O Fluido de trabalho empregado é refrigerante o HCFC-141b, fabricado pela Dupont, com as propriedades termo-fisicas já conhecidas e avaliadas utilizando dados disponíveis no NIST. Este fluido se caracteriza por ter o ponto de ebulição, à pressão atmosférica, próximo de 50°C. A bancada experimental se apresenta em circuito fechado, onde o fluido de trabalho é circulado por intermédio de uma bomba centrífuga. O fluido é aquecido através de um fluxo de calor prescrito na parede dos tubos. O fluido é levado à saturação e entra ebulição em um conjunto quatro de pré-aquecedores de 4 m de comprimento total. As condições de teste são determinadas para que na seção de teste o escoamento seja anular.