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Título: Análise experimental do processo de ebulição em um termossifão de vidro
Título(s) alternativo(s): Experimental analysis of the boiling process in a glass thermosyphon
Autor(es): Davies, Ramaiana Maria
Orientador(es): Santos, Paulo Henrique Dias dos
Palavras-chave: Coletores solares
Aquecimento solar
Aquecedores solares de água
Transformações de fase (Física estatística)
Calor - Convecção Natural
Engenharia mecânica
Solar collectors
Solar heating
Solar water heaters
Phase transformations (Statistical physics)
Heat - Convection, Natural
Mechanical engineering
Data do documento: 16-Nov-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: DAVIES, Ramaiana Maria. Análise experimental do processo de ebulição em um termossifão de vidro. 2017. 62 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: Os termossifões são dispositivos com grande potencial para aplicação em sistemas sustentáveis tais como coletores solares para aquecimento de água para uso em domicílios ou na indústria. A alta eficiência em vários sistemas de aquecimento se deve ao fato de os termossifões trabalharem com mudança de fase em seu interior, utilizando o calor latente de vaporização de um fluido de trabalho para intensificar a transferência de energia sob forma de calor. No projeto de um termossifão, diversas variáveis estão envolvidas no dimensionamento do sistema, dentre elas, o coeficiente convectivo bifásico no interior do evaporador. Esse coeficiente depende de características do escoamento no interior do tubo e, consequentemente, dos modos de ebulição encontrados. Dessa forma, este trabalho engloba uma revisão bibliográfica sobre tais modos de ebulição de forma generalizada, bem como correlações existentes na literatura de maneira direcionada aos termossifões. Além disso, com o objetivo de se verificar a confiabilidade de tais correlações para diferentes parâmetros operacionais, realizou-se experimentos em uma bancada com um termossifão de vidro. Foi utilizada água como fluido de trabalho e um resistor elétrico com intuito de simular uma fonte de calor. Os dados experimentais alimentaram uma metodologia proposta, baseado no balanço de energia aplicado ao evaporador do termossifão, a fim de estimar o coeficiente de transferência de calor bifásico experimental do processo de ebulição. Por fim, os coeficientes experimental e teórico foram comparados graficamente.
Abstract: Thermosyphons are devices with great potential for application in sustainable systems such as solar collectors for heating water for use in homes or industry. The high efficiency in various heating systems is due to the fact that the thermosyphons work with phase change inside, using the latent heat of vaporization of a working fluid to intensify the transfer of energy in the form of heat. In the design of a thermosyphon, several variables are involved in the design of the system, among them, the biphasic convective coefficient inside the evaporator. This coefficient depends on the characteristics of the flow inside the tube and, consequently, on the boiling modes found. Thus, this work encompasses a literature review on such boiling modes in a generalized way, as well as existing correlations in the literature in a way directed to thermosiphones. In addition, in order to verify the reliability of such correlations for different operational parameters, experiments were carried out on a bench with a glass thermosyphon. Water was used as working fluid and an electric resistor in order to simulate a heat source. The experimental data fed a proposed methodology, based on the energy balance applied to the thermosyphon evaporator, in order to estimate the experimental biphasic heat transfer coefficient of the boiling process. Finally, the experimental and theoretical coefficients were compared graphically.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9653
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