Estudo da transferência de calor por condensação de ar-úmido em superfícies planas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Toledo, Rubens Coutinho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: condensação em gotas; dropwise condensation; heat transfer; horizontal flat plate; placa plana horizontal; transferência de calor
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18164/tde-25092024-112911/

A transferência de calor envolvendo condensação de vapor d\'água contido no ar-úmido e superfícies resfriadas é um processo complexo com muitas questões a serem investigadas. Esta envolve o fenômeno de condensação em gotas o qual tem grande potencial para troca térmica em trocadores de calor, devido aos grandes coeficientes de transferência de calor reportados. Apesar destas vantagens, poucos estudos investigaram a condensação do vapor d\'água contido no ar-úmido em superfícies planas horizontais, o qual é objetivo deste trabalho. Assim, é apresentado uma revisão bibliográfica sobre a condensação em gotas em superfícies planas e em trocadores de calor de aletas planas envolvendo ar-úmido. A bancada experimental utilizada, sua instrumentação, os métodos aplicados e validação são descritos. A validação foi realizada na condição seca nas temperaturas T∞ = 25 ºC, 22 ºC, e 15 ºC para as velocidades de 1 m/s e 2 m/s. Os dados foram confirmados utilizando uma fita contendo naftaleno pela analogia de transferência de calor e massa. As análises de condensação foram realizados nas temperaturas de T∞ = 25 ºC, 22 ºC, e 15 ºC, nas velocidades de 1 m/s e 2 m/s, umidade relativa de 56-73% e temperaturas da superfície da placa variando entre 13-1 ºC. Os resultados de condensação são apresentados em função do tipo de bordo de entrada da placa plana, da umidade relativa, temperatura da superfície, temperatura do ar que escoa no túnel de vento e velocidade do escoamento. É avaliado o crescimento e coalescência das gotas na superfície estudada através de técnicas óticas, onde foram investigadas a geometria, o tamanho e a distribuição de gotas. Os dados experimentais foram comparados com correlações da literatura e é proposta uma nova correlação para previsão de coeficiente de transferência de calor em placa plana sob desumidificação do ar. Foi verificado coeficientes de transferência de calor cerca de cinco vezes maior para a condição de condensação. As condições experimentais que utilizaram o bordo em cunha apresentaram aumento na transferência de calor em 100% dos casos.