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Abstract:
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A preocupação com os gases de efeito estufa e seus impactos no aquecimento global é um dos motores da pesquisa de fluidos refrigerantes mais ecológicos. Nesse contexto, o dióxido de carbono (CO2) ressurgiu como uma alternativa aos refrigerantes sintéticos, devido ao seu Potencial de Destruição do Ozônio (ODP) de zero e Potencial de Aquecimento Global (GWP) igual à unidade. O CO2 – que quando tratado como fluido refrigerante é denominado R-744 – é um fluido natural, abundante, barato, não tóxico e não inflamável. A ebulição nucleada tem, como principal característica, a transferência de elevados fluxos de calor para pequenas diferenças de temperatura entre a superfície aquecedora e o fluido refrigerante, o que permite projetar trocadores de calor menores e mais compactos. O processo de ebulição em piscina tem sido empregado em sistemas de resfriamento em diferentes aplicações de engenharia que envolvem a dissipação de energia térmica, como eletrônica de alta potência, trocadores de calor, evaporadores inundados e reatores nucleares. A ebulição nucleada confinada em um espaço muito estreito possui características de transferência de calor que podem ser diferentes daquelas da ebulição convencional não confinada. Entretanto, dados experimentais para a ebulição nucleada do CO2 são escassos na literatura aberta. Assim, a fim de compreender o comportamento do dióxido de carbono durante a ebulição nucleada com confinamento, este estudo apresenta resultados experimentais em uma superfície de cobre vertical, com e sem confinamento. As condições de teste incluem uma pressão de saturação de 2,8 MPa e fluxos de calor de 56 até 309 kW/m², sem confinamento e com confinamento de 0,8, 0,5 e 0,3 mm, que correspondem a números de Bond de 0,97, 0,61 e 0,36, respectivamente. Os resultados experimentais mostraram uma tendência de a secagem parcial na superfície acontecer de forma acelerada com a diminuição da distância de confinamento. Os resultados do coeficiente de transferência de calor experimentais foram comparados com dados e correlações da literatura. Para o caso sem confinamento, os coeficientes de transferência de calor experimentais mostraram uma boa concordância com as correlações propostas para o CO2. |
