Análise experimental e teórica de tubos de calor pulsativos em circuitos abertos - Liomar de Oliveira Cachuté (2014)
A função do controle térmico na área espacial é manter os componentes de um determinado sistema dentro de limites permitidos de temperatura, em todos os modos de operação, em ambientes submetidos às condições térmicas previamente determinadas. No desenvolvimento de sistemas de controle térmico inicialmente voltado para a área espacial, dispositivos com alta condutância térmica, que atuam de forma passiva, são utilizados para o transporte de calor entre sua fonte e local de dissipação conhecidos como tubos de calor, têm desempenhado um papel relevante também no controle térmico de sistemas terrestres e espaciais. Foi feita uma revisão bibliográfica abordando o estado da arte de dispositivos de controle térmico passivos tais como termossifões, circuitos de bombeamento capilar, tubos de calor circuitados e tubos de calor com condutância variável. Dentro desta categoria de dispositivos, os tubos de calor pulsativos em circuito aberto têm despertado um crescente interesse dentro da engenharia de controle térmico devido à sua fabricação relativamente simples, baixo peso, baixo custo e possibilidade de instalação em espaços reduzidos dentro de sistemas onde tais requisitos sejam fundamentais. Foram relatados casos recentes de aplicação de tubos de calor pulsativos em sistemas nas áreas espacial e de vigilância aérea e terrestre. Este trabalho investigou os componentes que constituem este dispositivo, especificações de materiais e fluidos utilizados em sua fabricação com suas respectivas abrangências e limitações. Buscou-se entender e descrever a operação, bem como os princípios fundamentais que regem os regimes de escoamento bifásicos presentes em seu funcionamento. Uma investigação experimental foi realizada através de ensaios, onde foi obtida e montada uma base de dados, devidamente registrada em gráficos, proveniente da avaliação do comportamento de diversos fluidos de trabalho previamente selecionados, operando em um tubo de calor pulsativo em circuito aberto. Com a fundamentação teórica desenvolvida a partir da investigação realizada em regimes de escoamento bifásico e da base de dados gerada através dos experimentos realizados, foram desenvolvidas ferramentas de projeto para tubo de calor pulsativo em circuito aberto. Os resultados obtidos através da aplicação das ferramentas de projeto propostas foram confrontados com aqueles obtidos nos ensaios realizados para validação e determinação da precisão resultante da sua aplicação, apresentando resultados satisfatórios dentro de uma faixa de erro de +1% (mín.) e +35,7% (máx.).