Dissipadores de calor baseados em microcanais são apresentados como solução para a remoção de fluxos de calor elevados em espaços restritos, pois proporcionam elevados coeficientes de transferência de calor quando comparados a canais convencionais. Tais trocadores também proporcionam elevadas razões entre a área superficial em contato com o refrigerante por unidade de volume do dissipador. Além dos microcanais, a utilização de nanofluidos também se apresenta como tecnologia com potencial de incremento do coeficiente de transferência de calor. Os nanofluidos consistem na adição de nanopartículas a um fluido base visando alterar suas propriedades de transporte termodinâmicas. Neste contexto, o objetivo do presente estudo é avaliar o coeficiente de transferência de calor para escoamentos monofásicos e ebulição convectiva de nanofluidos aquosos no interior de microcanais. Para isto, foram realizados experimentos em canais com diâmetro de 1,1 mm e comprimento de 200 mm para água deionizada, nanofluidos de alumina com diâmetros de 20-30 e 40-80 nm, nanofluidos de dióxido de silício com diâmetros de 15 e 80 nm, e nanofluidos de cobre com diâmetro de 25 nm. Estas soluções foram ensaiadas para concentrações volumétricas de nanopartículas de 0,001, 0,01 e 0,1, velocidades mássicas de 200, 400 e 600 kg/m2s e fluxos de calor de 20 a 350 kW/m2. A análise dos resultados revelou que a adição de nanopartículas a água deionizada proporciona o incremento do número de Nusselt para escoamentos monofásicos, principalmente na região inicial do tubo. Concluiu-se que os efeitos da adição de nanopartículas a um fluido base no coeficiente de transferência de calor durante a ebulição convectiva estão relacionados ao recobrimento da superfície com uma camada porosa. A deposição de nanopartículas com diâmetro inferior a 30 nm resultou na redução do coeficiente de transferência de calor e das instabilidades térmicas do escoamento em relação a água deionizada. O coeficiente de transferência de calor e as instabilidades térmicas não apresentaram variações significativas da deposição de nanopartículas com diâmetro superior a 40 nm. Por meio da análise da textura das superfícies recobertas e do critério de nucleação proposto por Kandlikar et al. (1997) concluiu-se que tal comportamento encontra-se associado aos efeitos do acabamento superficial na densidade de cavidades de nucleação ativas. / Microchannels based heat exchangers were introduced as a solution to high heat flux removal in restrict spaces due to their high heat transfer coefficients compared to heat exchangers based on conventional channels. The high ratio of surface are per volume is an additional advantage to microchannels in relation to conventional channels. Beside the microchannels technology, the nanofluids also present itself as a technique with potential to increase the heat transfer coefficient. Nanofluids consist of a solution containing nanoparticles dispersed in a base fluid with the goal to improve its thermodynamic and transport properties. In this context, the objective of the present study is to evaluate the heat transfer coefficient for single-phase flow and convective boiling of aqueous nanofluids inside microchannels. Experiments were performed for channels with internal diameter of 1.1mm and 200 mm long for DI-water, nanofluids containing alumina- (nanoparticles diameters of 20-30 and 40-80 nm), silicon dioxide (nanoparticles diameters of 15 and 80 nm), and copper (nanoparticles diameter of 25 nm). These solutions were evaluated for volumetric concentrations of 0.001, 0.01 and 0.1%, mass velocities of 200, 400 and 600 kg/m2s and heat fluxes from 20 to 350 kW/m2. The analysis of the results revealed that the addition of nanoparticles to DI-water causes an increment in the Nusselt number for single phase flows, especially at the inlet of the tube. The results for flow boiling indicated that the effects of adding nanoparticles to the base fluid are related to the deposition on the heating surface of a nanoparticles porous layer due to the boiling process. The deposition of nanoparticles smaller than 30 nm promoted a reduction of the heat transfer coefficient compared to DI-water on a clean surface, and thermal instabilities were minimized. For the deposition of nanoparticles larger than 40 nm these parameters did not presented significant variations in comparison to DI-water. A combined analysis of the surfaces finishing and the criterion of Kandlikar et al. (1997) for bubble nucleation revealed that such behaviors are correlated to the effects of the surface texture associated to the boiling process on the density of active nucleation cavities.

A presente pesquisa teve por objetivo o estudo da ebulição convectiva dos novos refrigerantes halogenados no interior de tubos horizontais de cobre. Uma busca na literatura pertinente ao assunto mostrou que a determinação do coeficiente de transferência de calor pode ser determinado por correlações que, aqui, foram classificadas como: 1- Estritamente Convectivas, 2- Superposição de Efeitos e 3- Estritamente Empíricas. Essas correlações mostraram-se inadequadas a generalizações. Uma bancada experimental foi concebida e construída, o que permitiu a obtenção de dados experimentais envolvendo uma ampla faixa de condições operacionais. Efeitos de parâmetros físicos como a velocidade mássica, fluxo de calor, temperatura de saturação e título, foram investigados. Os dados experimentais obtidos foram utilizados no desenvolvimento de uma correlação para o coeficiente de transferência de calor na ebulição convectiva que satisfizesse adequadamente esses dados obtidos para condições operacionais típicas de aplicações frigoríficas. A partir da análise efetuada foi proposto um modelo no qual foram introduzidos os adimensionais que envolvem os principais efeitos relacionados à mudança de fase. O modelo proposto apresentou resultados bastante adequados não apenas na correlação dos resultados experimentais obtidos na presente pesquisa como também em dados encontrados na literatura. / Present research has aimed at the study of convective boiling of recently introduced halocarbon refrigerants inside horizontal copper tubes. A comprehensive literature survey has revealed that the correlations for the convective boiling heat transfer coefficient can be divided into three main categories: (1) strictly convective; (2) superposition of effects; (3) strictly empirical. As a general rule these correlations are not fitted for generalizations. An experimental set up has been developed and constructed in order to raise data involving a relatively wide range of operational conditions. These data have been used to investigate effects of such parameters as heat flux, mass velocity, quality and evaporating temperature. In addition gathered data have been used in the development of a correlation for the heat transfer coefficient under convective boiling conditions typical of refrigeration applications. The model has been developed in terms of the main intervening non dimensional groups. The proposed equation correlated very well not only experimental data from present investigation but data obtained else where.

A presente dissertação trata de um estudo teórico-experimental sobre escoamento monofásico e bifásico no interior de tubos com fitas retorcidas. Esta técnica tem sido utilizada há várias décadas para a intensificação de troca de calor para escoamento monofásico e evaporação convectiva no interior de tubos. No entanto, com sua utilização, o aumento do coeficiente de troca de calor é acompanhado pelo incremento da perda de pressão. Portanto a compreensão dos fenômenos relacionados aos incrementos da perda de pressão e troca de calor são fundamentais para engenheiros projetistas. Neste estudo, inicialmente, é apresentada uma extensa revisão bibliográfica sobre padrões de escoamento, modelos para estimativa de fração de vazio e metodologias para previsão da perda de pressão em tubos com e sem fitas retorcidas para escoamentos bifásicos e monofásicos. Foram realizados experimentos em bancada experimental utilizando seção de testes com diâmetro interno de 15,9 mm e dois metros de comprimento com fitas apresentando razões de retorcimento de 3, 4, 9, 14 e , a última correspondente ao tubo sem inserto. Os experimentos foram executados para o refrigerante R134a, velocidades mássicas entre 75 e 250 kg/m²s, e títulos de vapor entre 5 e 95% no caso de escoamentos bifásicos. Resultados foram levantados para velocidades mássicas entre 100 e 450 kg/m²s para escoamentos monofásicos. Durante os ensaios foram levantados resultados de perda de pressão e identificados subjetivamente os respectivos padrões de escoamento. Como resultado final deste estudo é proposta uma correlação para previsão da perda de pressão durante o escoamento no interior de tubos com fitas retorcidas. / A theoretical and experimental study on single and two-phase flow inside tubes with twisted tapes inserts is presented. Twisted tape inserts have been used for decades as a technique of heat transfer enhancement. However, their heat transfer enhancement is accompanied by an increase of the pressure drop. Therefore, understanding the pressure drop and heat transfer mechanisms is fundamental for heat exchanger designers in order to optimize these devices when using twisted-tape inserts. Based on these aspects the present study concerns single and two-phase flows inside tubes with twisted tapes. Experiments were performed in an experimental apparatus for a 15.9 mm ID and twisted tape with twist ratios of 3, 4, 9, 14 and , the last one corresponding to a plain tube without tape. For two-phase flow, experiments were conducted for R134a, mass velocities from 75 to 250 kg/m²s and vapor qualities from 5 to 95%. In case of single-phase flow, experiments were performed for mass velocities from 100 to 450 kg/m²s. The experimental campaign was focused on pressure drop and flow pattern subjective identification. Additionally an extensive literature review on flow patterns, superficial void fraction, and methodologies for prediction of the pressure drop in plain tubes with and without twisted-tape inserts during single and two-phase flow is presented. As final result, a correlation for prediction of pressure drop during flow inside tubes with twisted tape inserts is proposed.

Apresenta um estudo teórico-experimental da ebulição convectiva do fluido refrigerante R-134a no interior de tubos lisos. Os parâmetros físicos disponíveis para medida foram: pressão, temperatura, vazão de refrigerante e potência de aquecimento, os quais, juntamente com o registro fotográfico, foram utilizados para caracterizar os padrões de escoamento e as transições, investigando-se os efeitos do diâmetro do tubo, da velocidade mássica e do fluxo de calor sobre a perda de pressão e a transferência de calor. Os principais padrões de escoamento visualizados foram: o intermitente, o anular e o estratificado, nos quais constatou-se que, as transições são governadas, principalmente, pelos efeitos da velocidade mássica e do diâmetro do tubo. Dentre estes padrões de escoamento, o anular e o estratificado foram modelados analiticamente. O modelo para o escoamento anular foi utilizado na obtenção de correlações para o fator de atrito interfacial e para espessura do filme de líquido. O modelo para o escoamento estratificado foi dividido em duas partes, uma destinada a obter a configuração da interface, a qual se mostrou côncava e a outra destinada à determinação dos fatores de atrito líquido-parede e interfacial os quais foram correlacionados / The research reports a theoretical and experimental study of convective boiling of refrigerant R-134a in smooth tubes. Tests have been carried out to measure the following physical parameters at the test section: mass flow rate, pressure and pressure drop, refrigerant and surface temperatures and the electrical power. In addition to these parameters, a photographic study has been carried out from pictures taken at the test section exit in order to determine the flow regimes that intervene under the imposed operating conditions. Effects over the pressure drop and heat transfer of the mass flow rate, heat flux, quality, and tube diameter have been investigated. Three flow regimes have been found: the intermitent, the stratified and the annular. Flow regime transitions are apparently governed by the mass velocity and tube diameter. The annular and the stratified flow regimes have been semi-empirically modeled using a mechanistic approach. The annular flow model has been applied to develop correlations for two important physical parameters: the interfacial friction factor and the film thickness. Through the stratified model, the shape of the interface has been evaluated along with correlations for the liquid to wall and interface friction factors

A presente dissertação trata de um estudo teórico-experimental sobre escoamento monofásico e bifásico em um dissipador de calor baseado em microcanais. Este tipo de dissipador de calor tem sido usado para a intensificação da troca de calor em sistemas compactos e de alto desempenho. A intensificação da troca de calor promovida pelo escoamento em microcanais é acompanhada de um incremento na perda de pressão, portanto o estudo destes dois parâmetros é essencial para o entendimento dos fenômenos relacionados e fundamental para o desenvolvimento de ferramentas de projeto para dissipadores de calor baseados em microcanais. Inicialmente, um levantamento bibliográfico extenso sobre a ebulição convectiva em microcanais de reduzido diâmetro foi realizado. Este estudo da literatura trata de critérios de transição entre micro- e macro-escala, padrões de escoamento, métodos de previsão do coeficiente de transferência de calor e perda de pressão. Atenção específica foi dada a estudos de dissipadores de calor baseados em microcanais. Com base nesta análise da literatura, uma bancada experimental foi confeccionada para que dados experimentais de transferência de calor e perda de pressão pudessem ser levantados a partir de um dissipador de calor de microcanais. O dissipador de calor fabricado para este estudo é constituído de 50 microcanais retangulares dispostos paralelamente com 15 mm de comprimento, 100 µm de largura, 500 µm de profundidade e espaçados entre si de 200 µm. Experimentos foram executados para o R134a, velocidades mássicas de 400 a 1500 kg/m²s, título de vapor máximo de 0,35 e fluxos de calor de até 310 kW/m². Como conclusão deste trabalho observa-se perda de pressão elevada em relação aos valores fornecidos pelos métodos de previsão da literatura e um coeficiente de transferência de calor próximo ao estimado pelo modelo de três zonas proposto por Thome et al. (2004). / This study presents a theoretical and experimental investigation on single and two-phase flows in a microchannel based heat sink. Multi-microchannel heat sinks are able of dissipating extremely high heat fluxes under confined conditions. Such characteristics have attracted the attention of academia and industry and actually several studies are being carried out in order to evaluate and optimize such devices. Initially, an extensive investigation of the literature concerning convective boiling in micro-scale channels was performed. This literature review covers transitional criteria between micro- and macro-scale flow boiling, two phase flow patterns, heat transfer coefficient and pressure drop during convective boiling. Special attention was given to studies concerning microchannels based heat sinks. Based on this investigation, an experimental facility was built for performing heat transfer and pressure drop measurements during single-phase flow and flow boiling in microchannel based heat sinks. For this study, a microchannel based heat sink was also manufactured. The heat sink contains 50 rectangular parallel microchannels, 15 mm long, 100 µm wide by 500 µm deep and separated by 200 µm walls. Experiments were performed for R134a, mass velocity of 400-1500 kg/m²s, maximum vapor quality of 0,35 and heat fluxes up to 310 kW/m². The database obtained in the present study was compared against pressure drop and heat transfer coefficient prediction methods from the literature. It was found that no one method is accurate in predicting heat sink pressure drop while heat transfer coefficient results were accurately predicted by the 3-zone model proposed by Thome et al. (2004).

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-03-30T19:21:01Z No. of bitstreams: 1 Jéferson Diehl de Oliveira.pdf: 1682128 bytes, checksum: 754d96de0ab9ab919137513dac6fe705 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-30T19:21:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jéferson Diehl de Oliveira.pdf: 1682128 bytes, checksum: 754d96de0ab9ab919137513dac6fe705 (MD5) Previous issue date: 2013-01-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo experimental da transferência de calor e queda de pressão na ebulição convectiva do hidrocarboneto isobutano (R-600a) em um mini-tubo horizontal e circular de 2,6 mm de diâmetro interno. Também é analisada a influência do diâmetro sobre a queda de pressão em escoamento adiabático. No caso dos experimentos envolvendo a ebulição convectiva, os testes foram realizados com uma temperatura de saturação de 22 ºC, com uma pressão média de saturação de 323,5 kPa, com velocidade mássica variando entre 188 e 370 kg/(m²s) e fluxo de calor constante na seção de teste entre 28 e 134 kW/m². Os resultados obtidos experimentalmente foram comparados com resultados de correlações para a queda de pressão por atrito e o coeficiente de transferência de calor propostas por diferentes autores para ebulição em canais de pequeno diâmetro. Também foram observados os padrões de escoamento ao longo dos testes com o auxílio de uma câmera com alta velocidade de captura e relacionados com o fluxo de calor, título de vapor e o coeficiente de transferência de calor. / This work presents an experimental study of heat transfer and pressure drop in flow boiling of hydrocarbon isobutane (R-600a) in a horizontal and circular mini-tube with 2.6 mm of inner diameter. It is also analyzed the influence of diameter on the pressure drop in adiabatic flow. In the case of experiments involving flow boiling, the tests were performed at a saturation temperature of 22°C with a mean saturation pressure of 323.5 kPa, with mass velocity ranging between 188 and 370 kg/(m²s) and constant heat flux in the test section between 28 and 134 kW/m². The results obtained experimentally were compared with results of correlations for pressure drop due to friction and heat transfer coefficients proposed by different authors for boiling in channels of small diameter. It was also observed flow patterns along the tests with the aid of a camera with high speed capture and related with heat flux, vapor quality and heat transfer coefficient.

Made available in DSpace on 2015-04-17T14:49:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1134733 bytes, checksum: 28cffd4f9ffcc33dac5566773d86f7c7 (MD5) Previous issue date: 2012-06-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work aimed to utilize the combined osmotic dehydration and convective drying process to obtain eggplant chips by a non-conventional healthier and more low cost way. The combined process was studied through a factorial experimental design having as independent variables the temperature (30-50°C), sucrose (27,5 to 42,5% w/w) and sodium chloride (3,75 to 6,25% w/w) solution concentrations and immersion time (142,5 to 247,5 min.). The dependent ones were the water loss (PA), sucrose gain (GSac), sodium gain (GSódio), and the GSac/GSódio ratio. Samples from each osmotic condition were dried at 60°C for 4 hours in a convective dryer with a 1m/s air velocity. The objective was to obtain a maximum water loss with a minimum sucrose and sodium impregnation. Statistic models were well fitted according to the Response Surface Methodology. Once PA was above 90% and water activity was less than 0,4 for all samples, it was used the GSac/GSódio ratio as a parameter for choosing the best process condition which should be maximum. Thus, from this analysis, the best way to obtain eggplant chips was at 50°C, with a sucrose and sodium chloride concentrations of 45% and 7,5%, respectively, for 127,5 minutes. This independent variables combination led to a final product with its sodium content sensory attenuated due the sucrose presence and based on this point of view, it could be considered a healthier product compared with similar commercial, as well as by non-use of conventional frying process. / O presente trabalho teve como objetivo a utilização da tecnologia combinada de desidratação osmótica e secagem para obtenção de berinjela seca em forma de chips , de modo a aproveitar esta matéria-prima e obter um produto final, por vias não convencionais, mais saudável e de baixo custo. O processo de desidratação osmótica seguida de secagem convectiva foi realizado através de um delineamento experimental, tendo como variáveis independentes a temperatura (30 50°C), concentração de sacarose (27,5 42,5% p/p) e concentração de cloreto de sódio (3,75 6,25% p/p) da solução osmótica e o tempo de imersão (142,5 247,5 min.), e como variáveis dependentes PA, GSac, GSódio, GSac/GSódio e aw, secas numa temperatura e tempo de 60°C e 4 horas, respectivamente, a uma velocidade de 1m/s, onde o objetivo foi obter uma máxima perda de água com uma mínima incorporação de sacarose e sódio. Foram ajustados modelos de primeira ordem segundo a metodologia de superfície de resposta. Uma vez que PA foi acima de 90% e a aw foi menor que 0,4 para todos os ensaios, utilizou-se como parâmetro de escolha da melhor condição do processo, a análise do agente osmótico, mediante a razão GSac/GSódio, a qual deveria ser máxima, segundo a composição de amostras de batata chips comerciais. A condição ideal para obtenção de berinjela seca em forma de chips foi T=50ºC, CSac=45%, CSal=7,5%, t=127,5 minutos, onde tal fato implica em um produto final com um teor de sódio sensorialmente atenuado devido à presença da sacarose e sendo considerado, portanto, mais saudável em função dos menores teores de sódio e sacarose, quando comparado com os similares comerciais, assim como também, pela não utilização do processo de fritura convencional.

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-03-22T17:05:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Pedro Henrique Bonfim Pantoja.pdf: 1965227 bytes, checksum: c6e11a3e91300bad3c95be08b469415f (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-03-23T14:21:49Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Pedro Henrique Bonfim Pantoja.pdf: 1965227 bytes, checksum: c6e11a3e91300bad3c95be08b469415f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T14:21:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Pedro Henrique Bonfim Pantoja.pdf: 1965227 bytes, checksum: c6e11a3e91300bad3c95be08b469415f (MD5) / Neste trabalho, apresenta­se uma solução para equação de difusão­advecção considerando o  termo  contragradiente  que  é um termo  adicional. Esse termo  adicional  contém informações  sobre a assimetria, escala de tempo Lagrangeana e velocidade turbulenta vertical. A solução  da equação foi obtida pela utilização da técnica de Transformada de Laplace, considerando a  Camada  Limite  Planetária  (CLP)  como  um  sistema  de  multicamadas.  Os  parâmetros  turbulentos foram derivados da teoria de difusão estatística de Taylor, combinada com a teoria  da similaridade. Assim, são apresentadas simulações para diferentes valores de assimetria, o  que  propiciou  a  obtenção  de  uma  concentração  de  contaminantes  em  diferentes  alturas,  em  uma  camada  limite  convectiva.  A  avaliação  do  desempenho  do  modelo,  considerando  a  assimetria  no  processo  de  dispersão  de  poluentes  atmosféricos, foi realizada  através  de  um  experimento  de  tanque  convectivo  tradicional.  Nesse  experimento,  o  termo  contragradiente  influenciou a concentração de poluentes para uma camada limite convectiva. Entretanto, com  as  parametrizações  utilizadas,  o  modelo  não  conseguiu  captar  de  forma  eficiente  o  comportamento da concentração em pontos mais distantes da fonte. / In this paper presents a solution to the advection­diffusion equation considering the term is an  additional  term  countergradient.  This  additional  term  contains  information  asymmetry,  Lagrangian  time  scale  and  vertical  turbulent  velocity.  The  solution  of  the  equation  was  obtained  by  using  the  technique  of  Laplace  transform,  considering  the  planetary  boundary  layer (PBL)  as  a multilayer system. The  turbulent  parameters were  derived from statistical  distribution  theory  Taylor,  combined  with  the  theory  of similarity.  Hence,  Simulations  for  different  values  of  asymmetry, which  allowed to  obtain  a  concentration  of  contaminants  at  different  heights  in  a  convective  boundary  layer  is  displayed.  The  evaluation  of  model  performance,  considering  the  asymmetry  in  the  dispersion  of  air  pollutants  process  was  conducted  through  an  experiment  of  traditional  convective  tank.  In  this  experiment,  the  countergradient  influenced  the  concentration  of  pollutants  in  a  convective  boundary  layer.  However, with the parameterizations used, the model failed to capture efficiently the behavior  of concentration at points further away from the source.

Submitted by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-04-08T19:43:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) tese_8940_Lorena Coelho Benevides verso final.pdf: 1351644 bytes, checksum: 36811571a6fc31c4766e3cc2e0db0ce7 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-05-13T13:34:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) tese_8940_Lorena Coelho Benevides verso final.pdf: 1351644 bytes, checksum: 36811571a6fc31c4766e3cc2e0db0ce7 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-13T13:34:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) tese_8940_Lorena Coelho Benevides verso final.pdf: 1351644 bytes, checksum: 36811571a6fc31c4766e3cc2e0db0ce7 (MD5) / CAPES / O Brasil produz 1,4 milhões de toneladas de suco de laranja, sendo responsável por 50% da produção mundial. Estima-se que 40-60% do volume processado seja considerado rejeito. Uma alternativa de aproveitamento da biomassa residual é a sua utilização para a obtenção de energia a partir do processo de pirólise. A compreensão desse processo envolve o estudo da cinética de degradação da biomassa residual, dos fenômenos de transporte, bem como do tipo, configuração e condições ótimas de operação do reator. O objetivo principal deste trabalho é o estudo cinético da pirólise de bagaço de laranja. Com relação à análise termogravimétrica, esta foi avaliada em dois estágios: o primeiro referente à perda de água livre até 373 K (secagem) e o segundo referente às reações de pirólise (devolatilização). Para a fase de secagem, modelos semi-empíricos de secagem foram usados em suas formas não isotérmicas. Já para a fase de devolatilização, utilizaram-se os modelos isoconversionais e o das reações paralelas independentes (RPI) reparametrizado. Para o primeiro estágio, o modelo que melhor descreveu a etapa de secagem dinâmica foi o de Overhutz, obtendo-se energia de ativação média de 11,24 kJ/mol. Já para o segundo estágio, os modelos isoconversionais apresentaram energia de ativação entre 104,94 e 417,27 kJ/mol. O modelo de Reações Paralelas Independentes Reparametrizado apresentou energia de ativação entre 130,32 e 153,62 kJ/mol, 144,00 e 194,65 kJ/mol, 59,23 e 85,41 kJ/mol, 74,16 e 148,89 kJ/mol, e 163,95 e 184,23 k/mol para hemicelulose, celulose, lignina, pectina e componente não conhecido, respectivamente. As frações dos subcomponentes do bagaço de laranja também foram estimados e obtiveram-se valores aproximados de 21, 31, 17, 25 e 6% de hemicelulose, celulose, lignina, pectina e componente x, respectivamente. Além disso, avaliou-se a cinética de secagem convectiva do bagaço, visto que o mesmo possui uma alta umidade inicial, empregando-se as equações semi-empíricas de cinética de secagem. A energia de ativação para a cinética convectiva do bagaço de laranja foi de 20,99 kJ/mol e o modelo de Overhultz foi o que melhor se adequou aos dados experimentais. / Brazil produces 1.4 million tons of orange juice, accounting for 50% of world production. It is estimated that 40-60% of the volume processed is considered tailings. An alternative use of residual biomass is their use for obtaining energy from the pyrolysis process. Understanding this process involves the study of the residual biomass degradation kinetics, transport phenomena, and the type, configuration, and optimal conditions of reactor operation. The aim of this work is the kinetic study of orange bagasse pyrolysis. With respect to thermogravimetric analysis, this was assessed in two stages: the first refers to the free water loss to 373 K (drying) and the second referring to the pyrolysis reactions (devolatilization). For the drying step, the semi-empirical models of drying were used in their non-isothermal forms. As for the devolatilization phase, they used the isoconversionais models and independent parallel reactions (RPI) reparametrized. For the first stage, the model that best describes the dynamic drying step was to Overhutz, obtaining average activation energy of 11,24 kJ/mol. As for the second stage, isoconversionais models showed activation energy between 104,94 and 417,27 kJ/mol. The reparametrized Independent Parallel Reactions model presented activation energy between 130,32 and 153,62 kJ/mol, 144,00 and 194,65 kJ/mol, 59,23 and 85,41 kJ/mol, 74,16 and 148,89 kJ/mol, and 163,95 and 184,23 kJ/mol for hemicellulose, cellulose, lignin, pectin, and component not known respectively. Fractions of subcomponents of orange bagasse were also estimated and is obtained approximate values of 21, 31, 17, 25 and 6% hemicellulose, cellulose, lignin, pectin and component x, respectively. In addition, it evaluated the convective drying kinetics bagasse, since it has a high initial moisture content, using the semi-empirical equations drying kinetics. The activation energy for convective kinetics of orange bagasse was 20,99 kJ/mol and the Overhultz model was the one best suited to the experimental data.

A presente dissertação trata de um estudo teórico-experimental sobre escoamento monofásico e bifásico em um dissipador de calor baseado em microcanais. Este tipo de dissipador de calor tem sido usado para a intensificação da troca de calor em sistemas compactos e de alto desempenho. A intensificação da troca de calor promovida pelo escoamento em microcanais é acompanhada de um incremento na perda de pressão, portanto o estudo destes dois parâmetros é essencial para o entendimento dos fenômenos relacionados e fundamental para o desenvolvimento de ferramentas de projeto para dissipadores de calor baseados em microcanais. Inicialmente, um levantamento bibliográfico extenso sobre a ebulição convectiva em microcanais de reduzido diâmetro foi realizado. Este estudo da literatura trata de critérios de transição entre micro- e macro-escala, padrões de escoamento, métodos de previsão do coeficiente de transferência de calor e perda de pressão. Atenção específica foi dada a estudos de dissipadores de calor baseados em microcanais. Com base nesta análise da literatura, uma bancada experimental foi confeccionada para que dados experimentais de transferência de calor e perda de pressão pudessem ser levantados a partir de um dissipador de calor de microcanais. O dissipador de calor fabricado para este estudo é constituído de 50 microcanais retangulares dispostos paralelamente com 15 mm de comprimento, 100 µm de largura, 500 µm de profundidade e espaçados entre si de 200 µm. Experimentos foram executados para o R134a, velocidades mássicas de 400 a 1500 kg/m²s, título de vapor máximo de 0,35 e fluxos de calor de até 310 kW/m². Como conclusão deste trabalho observa-se perda de pressão elevada em relação aos valores fornecidos pelos métodos de previsão da literatura e um coeficiente de transferência de calor próximo ao estimado pelo modelo de três zonas proposto por Thome et al. (2004). / This study presents a theoretical and experimental investigation on single and two-phase flows in a microchannel based heat sink. Multi-microchannel heat sinks are able of dissipating extremely high heat fluxes under confined conditions. Such characteristics have attracted the attention of academia and industry and actually several studies are being carried out in order to evaluate and optimize such devices. Initially, an extensive investigation of the literature concerning convective boiling in micro-scale channels was performed. This literature review covers transitional criteria between micro- and macro-scale flow boiling, two phase flow patterns, heat transfer coefficient and pressure drop during convective boiling. Special attention was given to studies concerning microchannels based heat sinks. Based on this investigation, an experimental facility was built for performing heat transfer and pressure drop measurements during single-phase flow and flow boiling in microchannel based heat sinks. For this study, a microchannel based heat sink was also manufactured. The heat sink contains 50 rectangular parallel microchannels, 15 mm long, 100 µm wide by 500 µm deep and separated by 200 µm walls. Experiments were performed for R134a, mass velocity of 400-1500 kg/m²s, maximum vapor quality of 0,35 and heat fluxes up to 310 kW/m². The database obtained in the present study was compared against pressure drop and heat transfer coefficient prediction methods from the literature. It was found that no one method is accurate in predicting heat sink pressure drop while heat transfer coefficient results were accurately predicted by the 3-zone model proposed by Thome et al. (2004).