Ebulição convectiva do n-pentano em um mini-canal anular

Abstract

No presente trabalho, é apresentado um estudo experimental sobre a transferência de calor e a queda de pressão no processo de ebulição convectiva em um mini-canal anular, utilizando como fluido refrigerante o n-Pentano, para pressões e temperaturas de entrada na seção de teste de 150,0 e 200,0 kPa, e 27,0 e 40,0 oC, respectivamente. Foram empregadas velocidades mássicas de até 337,8 kg/m2s, para fluxos de calor q < ou = 60,0 kW/m2. A seção de teste é formada por dois tubos, um interno de cobre onde é realizado o aquecimento, e outro externo de acrílico, montados concentricamente, com uma folga entre eles de 0,25 mm, formando assim um mini-canal anular de diâmetro hidráulico de 0,5 mm. O projeto e a construção de um circuito de ebulição convectiva e da seção de teste foram inteiramente desenvolvidos durante o presente trabalho de mestrado. São analisados os efeitos de velocidade mássica, de pressão, e da temperatura de entrada, e do fluxo de calor sobre o coeficiente de transferência de calor para a ebulição. Os dados experimentais para o coeficiente de transferência de calor foram comparados com as correlações de Kandlikar (1990), Liu e Winterton (1991), Warrier (2002), Lazarek e Black (1982) e Steiner e Taborek (1992). Os dados referentes à queda de pressão bifásica foram comparados com o modelo de fases separadas para três diferentes valores do parâmetro de Chisholm (C). Imagens fotográficas relativas ao processo de ebulição convectiva em um minicanal anular também são apresentadas e analisadas.

In this work, it is presented an experimental study of heat transfer of and the pressure drop in the process of convective boiling in an annular mini-channel, using as fluid refrigerant the n-Pentane, to pressures and temperatures of entry in the test section were 150,0 and 200,0 kPa, and 27,0 and 40,0 ° C, respectively. They were employed flux mass of up to 337,8 kg/m2s for heat flux q < ou = 60.0 kW/m2. The test section is composed of two tubes, one internal copper, where the heating is performed, and other external acrylic, mounted concentric, with a gap between them of 0,25 mm, thus forming an annular mini-channel of diameter hydraulic of 0,5 mm. The design and construction of a circuit of convective boiling in the test section were fully developed during the present work the Masters. We will be analyzed the effects of mass flux, pressure, and temperature input, and the heat flux on the heat transfer coefficients for boiling. Experimental data for the heat transfer coefficients were compared with the correlations of Kandlikar (1990), Liu and Winterton (1991), Warrier (2002), Lazarek and Black (1982) and Steiner and Taborek (1992). The data relating to the collapse of pressure two-phase flow are compared with the model of separate phases for three different parameter values of Chisholm (C). Photographic images relating to the process of convective boiling in a mini-channel annular are also presented and analyzed.