Metodologia de análise numérica do processo de ebulição em piscina no evaporador de um termossifão fechado

• Autor(a) principal: Machado, Caroline Rezende
• Data de Publicação: 2017
• Outros Autores: Cabral, Fernanda Anschau Domingues
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10444
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR; Análise numérica; Piscinas; Escoamento bifásico; Calor - Transmissão; Evaporadores; Engenharia mecânica; Numerical analysis; Swimming pools; Two-phase flow; Heat - Transmission; Evaporators; Mechanical engineering

Os termossifões apresentam um grande potencial em aplicações sustentáveis, tanto industrial como doméstica, devido a sua alta eficiência no transporte de energia em forma de calor. Para seu dimensionamento, um dos parâmetros a serem determinados é o coeficiente de convecção do escoamento bifásico que ocorre dentro da região do evaporador. A obtenção deste parâmetro de transferência de calor é de alta complexidade, por tratar-se de um escoamento que apresenta mudança de fase e pode operar em diversos regimes e, por isso, há uma precariedade de correlações na literatura. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia de análise numérica do processo de ebulição em piscina para o evaporador de um termossifão fechado. As equações de conservação foram resolvidas utilizando o software ANSYS/FLUENT, através do método dos volumes finitos. Para a captura da frente de evaporação, utilizou-se o método do Volume de Fluidos (VOF) juntamente com uma função definida pelo usuário (UDF) para a modelagem do regime de ebulição em piscina, onde se definiu os parâmetros do modelo de evaporação-condensação de Lee baseado em um estudo de sua influência. Para a determinação do coeficiente de transferência de calor bifásico no evaporador do termossifão, foram calculados os coeficientes convectivos locais para diversos pontos através da Lei de Resfriamento de Newton, e o coeficiente convectivo médio através da obtenção da temperatura média na superfície do evaporador. Estes valores foram comparados com correlação disponível na literatura. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que a modelagem adotada é adequada ao problema proposto. Os dados numéricos obtidos nesse trabalho, bem como a metodologia proposta, podem alimentar posteriores estudos para obtenção de correlações para estimar o coeficiente de transferência de calor por convecção dentro do evaporador do termossifão.