Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-04-29T21:03:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 328325.pdf: 20569253 bytes, checksum: 91ca5c26862cc50254fd9564d163adb1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Neste trabalho propõe-se estudar a secagem de ervas finas em dois tipos diferentes de secadores assistidos por termossifões, caracterizando os fenômenos físicos observados tanto na erva como no secador. É apresentada uma revisão bibliográfica sobre o estado da arte da secagem de ervas finas, dos modelos matemáticos e correlações que descrevem este processo e dos diferentes tipo de secadores que se tem atualmente no mercado. Baseado em trabalhos da literatura especializada foi desenvolvido um modelo matemático da vazão de vapor de água liberada durante a secagem, considerando as parcelas de vapor liberadas pela folha e pelo talo. Utilizou-se para este modelo a lei de Fick para a difusão unidimensional de água na erva. Com o objetivo de adimensionalizar a vazão mássica de vapor liberado por cada uma das parcelas, foi introduzido o número adimensional MV que permite definir e comparar a capacidade do secador independente do material secado. Assim para cada valor de MV existe uma quantidade máxima de massa ?in natura? que o secador pode secar com certo consumo de energia associado. Realizaram-se testes experimentais com erva hortelã-comum (Mentha x villosa Huds) através de um secador experimental por convecção desenvolvido pelo LABTUCAL, onde o ar de secagem se aquece pela passagem por um banco de resistências horizontais, que simulam o comportamento dos termossifões. Estudaram-se os principais fatores que influenciam o tempo final de secagem como: a umidade relativa do ar, a velocidade de escoamento, a quantidade de bandejas dentro da câmara de secagem, a relação de massa e superfície de erva e o efeito da presença do talo da erva. A análise dos resultados permitiu concluir que os modelos teóricos se ajustam satisfatoriamente aos dados experimentais obtidos. Finalmente, foi adaptado um forno de cocção de pães desenvolvido pelo LABTUCAL com termossifões tipo árvore distribuído nas paredes laterais da câmara de secagem. Neste forno foram realizados testes de secagem, com o objetivo de comparar o desempenho deste com do outro secador. Observou-se que o tempo de secagem, assim como o consumo total de energia no forno de cocção de pães adaptado, diminuíram. O desempenho deste forno foi também comparado ao da estufa que atualmente a empresa Baldo S.A. possui para secagem de ervas finas. oncluindo-se que o forno de cocção de pães adaptado apresenta dentre os três o melhor desempenho.<br> / Abstract : This paper studies the drying of herbs in two different types of thermosyphon assisted dryers, by characterizing the physical phenomena observed both in the grass as in the dryer. A review on the state of the art of medicinal herbs drying, mathematical models and correlations that describe this process and of different types of commercialized dryers was made. A mathematical model of the vapor water flow released during drying, considering the steam released by the leaf stalk, was developed based on works presented in the literature. This model used the Fick's law for one-dimensional diffusion of water into the herb. The steam MV dimensionless number were used in order to turn the mass flow rate released by each of the plots dimensionless. This allows to define and compare the ability of independent dryer dried material was posted. For each value of MV there is a maximum " in natura " mass that the dryer can dry with some associated energy consumption. Experimental tests were performed with common spearmint herb (Mentha x villosa Huds ) through an convection dryer developed by LABTUCAL. In this dryer, the drying air is heated by passing it through a bank of horizontal resistances that simulate the behavior of the thermosyphon. The main factors that influence the final drying time such as the relative humidity of the air, the flow rate, the amount of trays inside the drying chamber, the relationship of mass and surface of herb and the effect of the presence of the herb stalk were studied. The analysis concluded that the theoretical model satisfactorily fits the experimental data obtained. A bread cooking oven developed by LABTUCAL was adapted with tree type thermosyphon distributed in vertical side walls of the drying chamber. In this oven drying tests were performed in order to compare its performance with the other. It was observed that the drying time and the total energy consumption in the adapted bread cooking oven diminished. The performance of this oven was also compared to the one that Baldo SA company currently uses for drying herbs. The adapted oven presented the best performance of the three ovens.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-07-18T04:10:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346018.pdf: 9429291 bytes, checksum: a62ed8a1c3b9dbf614fff3ae82541ae9 (MD5) Previous issue date: 2016 / O avanço tecnológico da microeletrônica permitiu o aumento da capacidade de transporte de informações dos microprocessadores e a redução do seu tamanho, tornando os computadores mais rápidos e menores. Porém, esses avanços apresentam consequências como uma maior taxa de produção de calor por efeito Joule, elevando a temperatura de operação desses componentes. Para garantir as condições de operação, são empregados dispositivos com capacidade de transferir grandes taxas de calor. Dentre estes dispositivos, se encontram os tubos de calor em circuito ou LHP?s (Loop Heat Pipes). No segmento aeronáutico, devido ao crescente uso de equipamentos eletrônicos, as tecnologias de tubos de calor, mais especificamente de LHPs, têm sido cada vez mais utilizadas, pois são passivas, podem funcionar sem o auxílio da gravidade e transportam o calor a média e longa distância. As estruturas capilares que compõem estes dispositivos são fabricadas basicamente de materiais porosos metálicos, poliméricos ou cerâmicos. Para materiais metálicos sinterizados, diversos arranjos de materiais e estruturas têm sido testados, visando aumentar a capacidade de troca térmica do dispositivo. A grande dificuldade no emprego de materiais metálicos como o cobre é a possibilidade de se formar vapor no interior do meio poroso, bloqueando o fluxo de fluido de trabalho pelo dispositivo, causado pela elevada condutividade térmica do elemento poroso. Associada ao uso de materiais porosos sinterizados de cobre, é usada água como fluido de trabalho, por sua compatibilidade química e pelo maior número de mérito dentre os fluidos de trabalho mãos comuns. Porém, a água apresenta uma variação muito baixa da pressão de saturação com relação à temperatura, de forma que deve-se projetar evaporadores com pequenas perdas de carga e mínima transferência de calor parasita para a câmara de compensação. Se uma quantidade considerável de vapor é produzida na câmara de compensação, este permanece confinado, bloqueando total ou parcialmente o fluxo de fluido de trabalho, impedindo o fluxo de vapor no canal do evaporador e o retorno do condensado para a região de bombeamento capilar e, consequentemente, aumentando a resistência térmica total do dispositivo. Nesse trabalho foi realizada uma análise teórica e experimental da transferência de calor e massa em meios porosos sinterizados, considerando-se mudança de fase do fluido de trabalho no evaporador de tubos de calor em circuito. Modelos matemáticos para as propriedades termofísicas dos meios sinterizados de cobre, empregados no evaporador de um LHP, foram propostos e comparados com dados experimentais. Nesta análise, foram estudados os parâmetros geométricos críticos para o projeto de um evaporador para um tubo de calor em circuito, considerando-se como parâmetro de entrada as características geométricas do material particulado utilizado na fabricação da estrutura capilar do meio poroso sinterizado do tubo de calor em circuito, assim como a temperatura de operação e a massa de fluido de trabalho.<br> / Abstract : Technology advances in microelectronic systems lead to the development of high speed processing, with microprocessors of smaller sizes, which are ever lighter and faster. Conversely, these advances lead to the increase of the heat flux dissipation requirements. In this context, highly conductive heat transfer devices, able to remove the generated heat from electronic components, are required. Among these devices, heat pipes and loop heat pipes (LHP) are increasingly considered for the thermal management of electronic components. In aeronautics, where the use of electronic components has increased in the last decade, the heat pipes and loop heat pipes (LHP) are progressively being considered for thermal control due to the capacity to transfer large amount of heat, through short to considerable long distances, without the use of mechanical pumps or refrigeration systems. The wick structures that constitute these devices are basically made from metal, polymer or ceramic sintered porous media. Several arrangements have been tested for metal sintered porous media, in order to increase the heat transfer capacity of the LHP. The main concern of using copper is the possibility of blockage of the working fluid flow within the LHP, due to the presence of vapor inside the wick. Actually, due to the high thermal conductivity of porous media, vapor can be formed inside the wick, remaining confined, which can block fully or partially the working fluid passage along the evaporator. Associated with copper sintered porous media, water is selected as the working fluid due to its chemical compatibility with the copper and due to its large figure of merit in comparison to other working fluids. However, water presents a low variation of the saturation pressure as a function of temperature. This characteristic requires the design of evaporators with minimum pressure drop and minimum parasitic heat flows (heat leak) to the compensation chamber. Actually, an undesired heat leak to the evaporator compensation chamber may produce vapor, which may remain confined, fully or partially blocking the working fluid flow, and, consequently, increasing the total thermal resistance of the device. In this work, theoretical and experimental heat and mass transfer analyses of a copper sintered porous media, considering working fluid phase change, in a LHP evaporator, is developed. Mathematical models for the thermophysical properties of the copper sintered porous media were proposed and compared with experimental data. Analyses were performed on critical geometry parameters to LHP design, which includes the geometry characteristics of the powder used in the sintered porous media fabrication, as well as the operating temperature and the working fluid mass.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-07-18T04:15:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346241.pdf: 27252424 bytes, checksum: d645368da3eb9f1d262c09c714c837b3 (MD5) Previous issue date: 2017 / Um novo sistema de trocador de calor (HES) foi avaliado experimentalmente em solo e em voo objetivando o resfriamento passivo de sistemas aviônicos. O protótipo de trocador de calor consiste em dois condensadores, conectados a um mesmo evaporador através de dois loop-termossifões em paralelo. O fluxo de ar externo à fuselagem da aeronave e o sistema de ar condicionado servem como sumidouros de calor. Um tubo de calor e quatro termossifões foram empregados como elementos intermediários de transferência de calor (IHTEs) entre fontes de calor e o evaporador do trocador de calor. Os parâmetros de projeto dos IHTEs tais como razão de enchimento, ângulo de inclinação, razão de aspecto e geometria dos condensadores (contato entre condensador do IHTE e evaporador do HES) foram avaliados. Água foi utilizada como fluido de trabalho. Os protótipos HES e IHTEs foram qualificados para voo após avaliações térmicas em laboratório e testes de cumprimento de requisitos. Os testes foram executados em números de Mach de até 0,78 e em altitudes de até 12 km, correspondendo à temperatura estática do ar de -56 ºC. Em condições de voo em cruzeiro, o HES é capaz de dissipar 900 W mantendo temperaturas de vapor abaixo dos valores típicos para operação de aviônicos; e.g. 70 à 100 ºC. Demonstra-se a capacidade de funcionamento dos termossifões mesmo em condições de congelamento do fluido de trabalho. O fenômeno de geyser boiling eventualmente promove intensas vibrações no evaporador do trocador de calor. Mudanças térmicas nos sumidouros de calor afetam fracamente os IHTEs. Tubo de calor e termossifões com 0,7 m de comprimento podem dissipar 120 W e 500 W, respectivamente. Convecção forçada pode ser uma alternativa onde condução de calor entre aviônicos e evaporadores dos IHTEs não é possível. Condensadores cônicos e cilíndricos dos IHTEs demonstram ser possíveis geometrias para o acoplamento térmico entre condensadores de IHTE e evaporador do HES.<br> / Abstract : A novel design for a heat exchanger system (HES) was experimentally evaluated on ground and in-flight conditions aiming the passive cooling of avionics systems. The heat exchanger prototype consists of two condensers, linked to one shared evaporator by two parallel loop-thermosyphons. The air stream on the external side of the fuselage and the air conditioning system served as heat sinks. A heat pipe and four thermosyphons were employed as intermediary heat transfer elements (IHTEs) between heat sources and the HES evaporator. The IHTE design parameters such as filling ratio, inclination angle, aspect ratio and coupling geometries (contact between condenser of IHTE and evaporator of HES) were evaluated. Water was applied as the working fluid. The HES and IHTEs prototypes were qualified for flight after thermal assessments in laboratory and constrained acceptance tests. The tests were conducted at flight Mach numbers up to 0.78 and at altitudes of up to 12 km, corresponding to air static temperatures of -56 ºC. Under cruise flight conditions, the HES is able to dissipate 900 W maintaining vapor temperatures below typical working values for avionics; e.g. 70 to 100 ºC. Efficient performance of thermosyphon was also shown in freezing conditions of the working fluid. Geyser boiling phenomenon eventually yields intense vibrations at the HES evaporator. Thermal changes in the heat sinks hardly affect IHTEs. Heat pipe and thermosyphons with 0.7 m length can dissipate 120 W and 500 W, respectively. Forced convection can be an alternative where heat conduction between avionics and IHTE evaporators is not possible. Conical and cylindrical IHTEs condensers were demonstrated as possible fitting geometries for thermal couplings.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-01-17T03:16:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343115.pdf: 2569414 bytes, checksum: 500f50c26f5aade2bae3bfa3afebefea (MD5) Previous issue date: 2016 / Trocadores de calor assistidos pela tecnologia de termossifões são equipamentos altamente eficientes. Estes tipos de dispositivos podem transferir altas taxas de calor, com baixas resistências térmicas, entre dois escoamentos com diferentes temperaturas. Diferentes configurações geométricas podem ser adotadas, dependendo da aplicação, incluindo os trocadores de fluxo cruzado ou casco tubos. Nestes tipos de trocadores de calor, os fluxos das correntes quente e fria ocorrem externamente ao feixe de tubos. Para a estimativa dos coeficientes de troca de calor externa por convecção externa e a para a determinação das perdas de carga monofásicas, são usadas correlações experimentais. Entretanto, correlações experimentais podem não estar disponíveis para geometrias complexas ou/e quando as propriedades termofísicas ficam fora do intervalo de validade, como acontece com fluidos muito viscosos. Ferramentas de dinâmica de fluidos computacional (CFD) mostram ter grande aplicabilidade no projeto de trocadores de calor. Uma das principais dificuldades no estudo de trocadores assistidos por termossifões é selecionar uma correlação apropriada para acoplar termicamente os fenômenos internos de mudança de fase com os escoamentos em convecção forçada externa ao feixe de tubos. Neste trabalho, é proposta uma metodologia de acoplamento térmico empregando ferramentas numéricas para trocadores de calor com termossifões. A metodologia acopla o modelo de resistência térmica equivalente para termossifões, associada à mudança de fase interna, com as simulações numéricas dos escoamentos externos. Foram estudados três casos: o primeiro consiste de um termossifão único trocando calor com duas correntes fluidas em escoamento cruzado, o segundo de um feixe de termossifões e finalmente, no terceiro caso, foi analisado um trocador de calor completo do tipo casco casco assistidos por termossifões. Para a avaliação do coeficiente externo de transferência de calor por convecção, foram comparadas as previsões feitas pelas correlações experimentais presentes na literatura contra as respectivas estimativas obtidas da análise computacional. Os resultados obtidos apresentam boa concordância entre os modelos numéricos e os modelos semianalíticos analisados.<br> / Abstract : Two-phase thermosyphon heat exchangers are highly efficient equipment. They can transfer high heat flux rates, with low thermal resistances, between two fluid streams at different temperatures. Different geometry configurations can be adopted, depending on the application, including: cross-flow and shell and tube, among others. These equipment are normally designed using convection heat transfer and friction empirical correlations for cross-flow external to the tube banks, which are coupled with thermosyphon internal thermal resistance correlations. However, correlations may not be available for complex geometries and/or when the fluid thermophysical properties are outside the valid range of the cross-flow correlations, as happens with very viscous fluids. Computational fluid dynamic (CFD) tools have shown to be a powerful design tool for this type of equipment. The main difficulty that arises with this approach is to select the appropriate correlations to be used to couple the thermosyphon internal phase change phenomena with the external forced convection over the evaporator and condenser outside walls. In this work, a numerical model for thermal coupling in two-phase thermosyphon heat exchangers is proposed. This methodology couples thermosyphon total thermal resistance model, which is associated with the internal phase change, with the numerical simulation of the external flows. For a comparison purposes, three cases were studied: the first consists of a single thermosyphon, with external cross-flow the second is thermosyphon bundle in cross-flow and, finally, a complete thermosyphon shell and shell heat exchanger. To validate the external convection heat transfer coefficients obtained numerically, they were compared with experimental correlations available from literature. The obtained results show good agreement between the numerical and the semi-analytical models.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T07:49:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190966.pdf: 3638950 bytes, checksum: a3724fe475f09272a652d55b986457ed (MD5) / Tubos de calor criogênicos são dispositivos de controle térmico de satélites que são utilizados principalmente para o controle térmico de superfícies ópticas, sistemas de câmeras infravermelhos, detectores de raios-X, e telescópios em ambiente espacial. Atualmente, pesquisas estão sendo realizadas para incluir outras aplicações de tubos de calor criogênicos, como o resfriamento de dispositivos eletrônicos, particularmente em ambientes de microgravidade. Os mais recentes desenvolvimentos teóricos e experimentais sobre a análise da partida supercritica de tubos de calor criogênicos, efetuada no Núcleo de Controle Térmico de Satélites, da Universidade Federal de Santa Catarina em cooperação com a Universidade de Clemson, são apresentados. Este projeto de pesquisa foi financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq, Fundação CAPES, e Agência Espacial Brasileira, como parte do Programa Uniespaço. O propósito deste trabalho é descrever as técnicas teóricas e experimentais utilizadas para a análise da partida supercritica de tubos de calor criogênicos sob várias condições operacionais. Embora o texto principal desta tese é escrito em inglês, uma sinopse em português é apresentada ao término de cada capítulo.

Orientador: Carlos Alberto Gasparetto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-21T18:12:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LopezdelMar_Jean_M.pdf: 3778098 bytes, checksum: 39fd36c2bc708150ea2c0b9f51c6a852 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho foi desenvolvido um algoritmo para calcular o coeficiente global de transferência de calor (U) para escoamentos no interior de tubos e que contém o efeito das incrustações devido às proteínas presentes nos fluidos típicos da indústria de processamento de produtos animais: Bovino, Suíno, Aves e Pescado. Foi realizada uma busca na bibliografia e coleta de dados sobre a composição desses fluidos. As indústrias têm um grande problema de incrustação que afeta diretamente o desempenho térmico dos trocadores de calor, obrigando a paradas de limpeza muito frequentes e tornando o tempo operacional muito curto. A cinética de incrustação foi calculada conforme proposto na literatura, usando uma composição modelo para os fluidos. Os resultados indicam que a taxa de deposição é mais acentuada no líquido bovino seguida do suíno, do frango e do peixe. Consequentemente a redução do, diâmetro dos tubos ocorre mais rapidamente na mesma sequência. Os resultados do efeito da resistência da incrustação sobre o coeficiente global operacional (Uf) apresentam uma tendência linear para todos os líquidos. / Abstract: An algorithm was developed to calculate °the overall heat transfer coefficient (U) for the flow inside tubes, including scaling from protein content typical in the animal processing industry: Beef, Pork, Chicken and fish and field data. Those industry suffer from scaling which strongly affect thermal performance of heat exchanger thus forcing cleanning stop-over and reducing operational period. Fluid composition is based on bibliography and field data. From a model of liquid composition and a kinetic scaling modeled in the literature, an operational calculation algorithm was developed. It was considered that liquid phase is in equilibrium with solid deposited phase and the deposition process is entirely governed by mass transfer. Results show higher deposition rate for beef liquids followed by pork, chicken and fish, therefore reduction in tube diameter is faster for beef and so on. The overall operational coefficient (Uf) showed a linear, dependence from thermal resistance of scaling. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Kamal A. R. Ismail / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T03:56:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanardi_MauricioAraujo_D.pdf: 2113594 bytes, checksum: bcf2ee17a7e8d2aecf2251f0c2ab7992 (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Neste trabalho faz-se a modelagem hidrodinâmica e térmica de um tubo de calor levando-se em consideração o acoplamento entre as equações de movimento.o e de energia e essa formulação é usada para se fazer a modelagem de um conjunto o coletor-tubo de calor. É usado um método de volume de controle para a obtenção das soluções numéricas com discretização das equações feita.a através do esquema "LOAD". Os resultados teóricos são comparados com resultados experimentais obtidos por Mc Kinney e com dados obtidos com um coletor construído no Laboratório de Armazenadores Térmicos e Tubos de Calor da UNICAMP, mostrando boa concordância entre eles. O modelo é então utilizado para simular o funcionamento anual de um sistema de aquecimento e como exemplo são mostrados os resultados para uma potência de 15 kW. / Abstract: Not informed. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Um tubo de calor de condutância variável foi construído em cobre e preenchido com água e nitrogênio. Uma estrutura porosa foi adaptada no interior do tubo para permitir a distrubuição do líquido. Como estrutura porosa foi usado uma malha fabricada com fios de cobre e latão de mesh 100, e foi adaptado no interior do tubo em duas camadas. Aproveitando a última camada desta malha foi fabricada uma artéria no formato de elipse, com o objetivo de melhorar o retorno do fluido de trabalho. O tubo tem um encaixe especial para fornecer uma interface entre a carga de calor da placa plana e a parede do tubo. Esta placa de encaixe garante um bom contato térmico entre o evaporador e o reservatório externo sem malha. Um modelo matemático foi desenvolvido para identificação da condutividade térmica do material isolante. Baseado em uma equação unidimensional para condutividade axial do tubo e limites para diferentes zonas do tubo de calor. Elas incluem condições de entrada e saída de calor, troca de calor com o ambiente e resfriamento com água, como também condições para definir a posição de interface axial. A perda de pressão no espaço do vapor foi desprezada. Testes de performance em regime permanente para posição horizontal e vertical foram usados para estimar o coeficiente de filme e a resistência térmica total da isolação da placa de encaixe. Os seguintes testes foram realizados. Teste de inclinação favorável e adversa, teste de partida e testes transientes. A condutividade térmica total do tubo de calor foi efetivamente variada em compensação das condições de entrada e saída. A comparação de performance com uma condução constante do tubo de calor dos mesmos parâmetros foi feito. A disposição externa do reservatório proporciona um longo comprimento de comunicação com o condensador, mas não foi observado o efeito visível de influência da difusão. Ao mesmo tempo baixos valores do coeficiente de filme foi obtido. Este coeficiente foi obtido com o método dos mínimos quadrados.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T23:45:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T20:41:42Z : No. of bitstreams: 1 103921.pdf: 69001095 bytes, checksum: db10e2c332d90da6ca33fd14a4e8a948 (MD5) / O comportamento térmico e hidrodinâmico de bombas capilares de ranhuras circunferenciais é analisado com a finalidade de torná-las viáveis ao uso em circuitos de transferência de calor de dupla-fase. Comportamento de partida, limite capilar e capacidade de reativação da condição eventual de colapso são itens analisados. Resultados experimentais demonstram fluxos de calor da ordem de 12 kW/m2, usando Freon 11 como fluído de trabalho.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T07:23:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 283030.pdf: 2799901 bytes, checksum: 91c21a69a0bde9a4b3e9e7ee8a00317c (MD5) / A utilização de tubos de calor pulsantes (TCPs) como dispositivos de controle térmico de equipamentos eletrônicos que operando acima da temperatura ambiente, tem sido objeto de investigações teóricas e experimentais. Todavia, até o presente, ainda não foram realizados estudos sobre o comportamento destes dispositivos em aplicações de baixas temperaturas. Neste contexto, o presente estudo tem como principal objetivo a investigação teórico-experimental do comportamento térmico de TCPs, em temperaturas típicas de refrigeração, utilizando o dióxido de carbono (CO2) como fluido de trabalho. Três experimentos foram realizados, sendo que no Experimento I o comportamento térmico de um TCP em circuito fechado, com múltiplas curvas foi avaliado em termos da variação da potência fornecida, da razão de enchimento do fluido de trabalho e do ângulo de inclinação. O máximo fluxo de calor transferido foi de 75 W, no modo de operação direto (condensador situado acima do evaporador), para razão de enchimento de 75% e ângulo de inclinação de 45. No Experimento II o desempenho do TCP foi avaliado em relação aos mesmos parâmetros do Experimento I, havendo porém um acréscimo significativo do número de curvas da serpentina e também uma redução do diâmetro interno do tubo. Estas mudanças tiveram como principal objetivo melhorar o desempenho do TCP de CO2 nos modos de operação horizontal e contra gravidade. Nesta configuração o máximo fluxo de calor transferido foi de 170 W, também no modo de operação direto, para razão de enchimento de 50% e ângulo de inclinação de 90 . O Experimento III foi idealizado de modo a permitir a obtenção dos parâmetros experimentais necessários para a estimativa do coeficiente de transferência de calor por convecção no interior do evaporador do TCP, permitindo a realização de análises comparativas entre o TCP e outros dispositivos de transferência de calor usados em refrigeração. Para tanto, é proposta uma metodologia cujo desenvolvimento pressupõe a formulação de um problema inverso de transferência de calor, cuja solução pode tornar-se instável devido aos erros de medição inerentes às grandezas experimentais. Como solução do problema inverso obtém-se inicialmente uma expressão analítica aproximada para o perfil de temperaturas ao longo da espessura de parede do tubo, partindo da solução da equação da difusão de calor. Esta expressão é posteriormente simplificada utilizando-se o conjunto de parâmetros experimentais. Complementarmente, é realizada uma análise de sensibilidade com o objetivo de avaliar a confiabilidade e a estabilidade das soluções obtidas a partir da metodologia proposta, em relação à presença de erros de medição inerentes aos parâmetros experimentais. Os erros máximos de estimativa do coeficiente de transferência foram menores do que 12%.