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Novos avanços tecnológicos têm sido alcançados com circuitos de tubos de calor e circuitos de bombas capilares. Na sua forma mais simples, o sistema é constituído por uma bomba capilar, um condensador, um reservatório e linhas para transporte de líquido e de vapor. A circulação do fluido de trabalho pode ser conseguida através de estruturas capilares constituídas de níquel ou de aço inoxidável sinterizado, polietileno e nylon. Micro-ranhuras internamente usinadas axial ou circunferencialmente a tubos também se apresentam como alternativa viável para o bombeamento do fluido térmico, garantindo a movimentação do fluido na ausência da gravidade. Circuitos de bombas capilares não têm necessidade de potência elétrica externa para o seu funcionamento e não apresentam vibrações e desgaste devido à ausência de partes móveis. Além disto, são flexíveis no que diz respeito ao posicionamento e número de condensadores e evaporadores, localizados em diferentes posições, reduzindo o peso da estrutura de controle térmico, que é um requisito fundamental em satélites e mesmo estações orbitais. Atualmente, para de torná-las confiáveis e competitivas, as pesquisas enfocam na minimização de problemas relacionados com a partida, a presença de bolhas de vapor no canal de líquido, a presença de gases não condensáveis e a capacidade de recuperação das bombas capilares em caso de colapso. Neste trabalho, resultados teóricos para a condição de regime permanente, relacionados ao comportamento termodinâmico e de transferência de calor do circuito são apresentados, considerando que a evaporação do fluido térmico ocorre na interface entre o elemento poroso e a parede interna da bomba capilar. O modelo proposto considera como critério básico, que o sistema opera em condição estável, enquanto a frente de vapor se mantiver na interface. Os valores de potências, bem como campos de temperaturas calculadas pelo modelo foram comparados com valores medidos em laboratório. Ao contrário de bombas capilares de micro-ranhuras circunferenciais, bombas capilares de elementos porosos conferem maior capacidade de transferência de calor, mas tem um comportamento instável em situações próximas aos limites de operação, exigindo cuidados especiais tanto na montagem quando na escolha e na qualidade do fluido de trabalho. Duas bancadas experimentais foram utilizadas para avaliação das bombas capilares desenvolvidas neste trabalho. As bombas testadas apresentaram capacidades de bombeamento capilar variáveis na faixa de 3 a 25 kPa considerando diferentes tipos de materiais como elementos porosos, como polietileno, níquel, aço inoxidável, e material cerâmico a base de alumina. Os resultados experimentais foram obtidos utilizando acetona e amônia como fluido de trabalho. O comportamento térmico das bombas capilares de elementos porosos foi comparado com o comportamento térmico de bombas capilares de micro-ranhuras circunferenciais, utilizando acetona e amônia como fluidos de trabalho. Os resultados do trabalho mostram o potencial de utilização das bombas capilares de elementos porosos e apontam as direções nas quais o sistema poderia ter seu comportamento otimizado. O modelo teórico apresenta resultados satisfatórios, requerendo ainda ajustes complementares para que ele seja definitivamente validado com os resultados experimentais |
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