Estudo da ebulição confinada subresfriada em experimento para testes em microgravidade

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010O objetivo no presente trabalho é o de analisar em laboratório, sob aceleração da gravidade terrestre, g=9,8 m/s², o comportamento da ebulição nucleada subresfriada do n-Pentano, com e sem confinamento. As condições termodinâmicas de teste são próximas daquelas em que será testada a câmara de ebulição do presente estudo, sob microgravida-de, g ? 10-6 m/s², em um vôo do foguete suborbital VSB-30, pelo Pro-grama Microgravidade, gerenciado pela Agência Espacial Brasileira (AEB), cujo lançamento, previsto inicialmente para setembro de 2009, foi adiado para o corrente ano. Foram analisados os coeficientes de transferência de calor para a ebulição nucleada em condições específicas de nível de confinamento e temperatura inicial do fluido, para intervalo de tempo de 360 s, mesma duração do experimento em microgravidade. Uma particularidade do presente estudo é a variação de pressão da câmara de ebulição durante os testes. A seção de teste é um disco de cobre de 12 mm de diâmetro com a superfície aquecida de face voltada para baixo. O nível de confi-namento do líquido que ocupa o espaço próximo à seção de teste é ca-racterizado pela distância s entre o disco aquecido e o fundo da câmara de ebulição. Foram testados quatro valores de s: dois que representam uma condição confinada (s = 0,3 e 0,9 mm) e outros dois para condições não confinadas (s = 10,4 e 11 mm). Os fluxos de calor empregados po-dem ser considerados baixos e moderados (q"? 60 kW/m²). Os resultados mostraram uma queda do coeficiente de transferên-cia de calor quando se reduz s. Comportamento semelhante foi observa-do quando há uma redução da temperatura inicial do líquido no interior da câmara de ebulição, mantido o nível de confinamento. Os resultados experimentais foram comparados por duas correlações empíricas basea-das em grupos adimensionais, para os casos com e sem confinamento. Uma explicação dos mecanismos importantes durante a ebulição nucle-ada subresfriada e a visualização por meio de fotografias do fenômeno de ebulição também são apresentadas