Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9314
Título: Estudo do coeficiente de transferência de calor por convecção para escoamento em golfadas no evaporador de um termossifão de vidro
Autor(es): Tosin, Felipe Augusto
Silva, Pedro Felipe Zanato da
Orientador(es): Santos, Paulo Henrique Dias dos
Palavras-chave: Coletores solares
Calor - Transmissão
Escoamento
Solar collectors
Engenharia mecânica
Heat - Transmission
Runoff
Mechanical engineering
Data do documento: 4-Jul-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: SILVA, Pedro Felipe Zanato da; TOSIN, Felipe Augusto. Estudo do coeficiente de transferência de calor por convecção para escoamento em golfadas no evaporador de um termossifão de vidro. 2016. 71 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: O termossifão é um dispositivo com grande potencial para aplicações sustentáveis, seja por sua utilização em coletores solares para aquecimento de água em residências ou devido à sua aplicabilidade como recuperador de calor em trocadores de calor industriais. Para se projetar um termossifão é importante que o coeficiente de transferência de calor por convecção no evaporador do termossifão seja conhecido. Esse parâmetro é dependente do modo de como o fluido de trabalho escoa dentro evaporador. Nesse trabalho, o objetivo é estudar o coeficiente convectivo em escoamentos com mudança de fase da forma em golfadas. Para alcançar esse objetivo foram realizados experimentos em bancada com um termossifão de vidro, usando água destilada como fluido de trabalho e um resistor elétrico como fonte de calor. Além dos dados de temperatura e pressão medidos por sensores internos e externos ao termossifão, o escoamento no interior do dispositivo foi filmado com uma câmera de alta taxa de aquisição de imagens. Tais imagens foram então processadas visando obter parâmetros do escoamento como o título da mistura e a velocidade das bolhas. Até o conhecimento dos autores, essa abordagem é pioneira em se tratando de termossifões. Os dados obtidos pelos sensores e pelo processamento de imagens foram usados em correlações encontradas na literatura, com as quais foi possível determinar o coeficiente convectivo no evaporador, variando de 3.742 a 10.936 W/m2-K. Recomenda-se o desenvolvimento de modelos específicos para o caso do escoamento em golfadas em termossifões, dada a sua complexidade e o fato de não haver modelos específicos para esse fenômeno. Os dados experimentais obtidos nesse trabalho, bem como as novas análises propostas, podem alimentar posteriores estudos para obtenção de correlações para estimar o coeficiente convectivo no evaporador do termossifão.
Abstract: The thermossyphon is a device with large potential in sustainable applications, either by its capacity to be used as a solar thermal collector for residential water heating, or by its applicability as a waste heat recovery device for industrial utilization. In order to design a thermossyphon, the convective heat transfer coefficient shall be known. This parameter depends on how the work fluid flows inside the evaporator. In this work, the objective is to study the convective coefficient for flows with phase change in slug flow form. In order to achieve it bench tests have been conducted using a glass thermossyphon, using distilled water as work fluid and an electrical resistor as heat supply. Beyond the temperature and pressure data measured by internal and external sensors, the flow pattern inside the device was filmed with a high speed camera. The images were then processed in order to obtain flow parameters such as the mixture quality and the bubble velocity. Until the authors’ knowledge, this is a pioneer approach when it comes to thermossyphons. The data gathered by the sensors and image processing were used in correlations found in the literature, with which was possible to determine the convective coefficient in the evaporator, ranging from 3.742 to 10.936 W/m2-K. It is recommended the development of specific models for the slug flow case in thermossyphons, given its complexity and the fact there are no specific models for this phenomenon. The experimental dada obtained in this work, as well as the new proposed analysis, can feed posterior studies for the obtainment of new correlations to estimate the convective coefficient in thermossyphon evaporator section.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9314
Aparece nas coleções:CT - Engenharia Mecânica

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
CT_DAMEC_2016_1_44.pdf2,5 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.