Influência da interação fluido-superfície sobre a dinâmica de nucleação de bolhas de vapor em cavidades artificiais - Silva, Isabela Ignácio (2021)
A constante procura por técnicas que otimizem o processo de transferência de calor, incluindo mudança de fase, torna necessária a compreensão da dinâmica da bolha de vapor no processo de ebulição. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo o estudo da dinâmica da bolha de vapor, no regime de ebulição nucleada, por meio de testes experimentais sobre uma superfície de cobre plana com cavidade artificial, analisando as etapas de crescimento e partida da bolha de vapor. O fluido de trabalho analisado foi o HFE-7100, em condições saturadas. A pesquisa envolveu a construção de um aparato experimental, assim como o desenvolvimento de técnicas experimentais e de análise de resultados. Aspectos envolvendo a formação e crescimento das bolhas de vapor, isto é, o diâmetro e frequência de partida de bolhas foram estudados por meio da análise de dados experimentais obtidos por um sensor óptico e pela visualização do fenômeno de ebulição. Além disso, o presente estudo envolveu a caracterização da superfície testada, utilizando técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e Stereo. As correlações de Lim e Bang (2020), Kim e Kim (2006) e Kutateladze e Gogonin (1979) mostraram-se satisfatórias para predizer os resultados experimentais acerca do diâmetro de partida de bolha. Por meio de regressão de dados experimentais deste trabalho e baseando-se no modelo de Kim e Kim (2006), propôs-se uma correlação para predição do diâmetro de partida de bolhas de vapor, válida para 10≤Ja≤90 e com um desvio menor que 1% em relação aos dados experimentais. Além disso, um aumento no fluxo de calor aplicado e, consequentemente, no superaquecimento da superfície acarretou em um aumento na frequência de partida das bolhas. A análise por escoamento óptico (optical flow) identificou campos de velocidade e vorticidade causados pela microconvecção − modo de transferência de calor predominante na ebulição nucleada de acordo com a literatura.