Integração de microssensores de espessura de filme, termopares e aquecedores de filme fino para investigações de escoamentos anulares em microcanais

Resumo

A espessura de filme líquido é um parâmetro primordial na caracterização de escoamentos anulares durante ebulição convectiva e condensação. Transferência de calor, perda de pressão e secagem de parede são altamente influenciadas pelas características do filme líquido; sendo assim, este parâmetro deve ser corretamente estimado para um projeto sólido e confiável de trocadores de calor, dissipadores de calor e dispositivos de gerenciamento térmico baseados em processos com mudança de fase. Desta forma, modelos fenomenológicos geralmente incluem estimativas da espessura de filme líquido para calcularem o coeficiente de transferência de calor (CTC), o fator de atrito interfacial (fi) e a espessura mínima do filme anteriormente à ocorrência secagem de parede. Em microcanais, dados confiáveis são raros devido a dificuldades intrínsecas relacionadas a medições em escalas reduzidas, em geral as correlações são baseadas em resultados obtidos sob condições adiabáticas para escoamentos ar-água e especulações sobre o comportamento do filme, prevendo somente seu valor médio. Consequentemente, estes modelos são seguramente aplicáveis às condições para as quais seus parâmetros foram ajustados. Neste contexto, um microssensor baseado na condutância elétrica está em desenvolvimento para ser utilizado em medições de espessura de filme em escoamentos anulares em microcanais sob condições diabáticas próximas da secagem de parede. Durante o estágio proposto no Micro Energy System Laboratory (MESL) na Universidade de Tóquio, o sensor será integrado a aquecedores e termopares na seção de testes e experimentos de ebulição convectiva serão realizados. O estudante será treinado para usar a instalação do laboratório e fabricar seus próprios dispositivos usando técnicas de microfabricação de MEMS, resultando em baixa inércia térmica para os termopares possibilitando resposta rápida nas medições de temperatura. A seção de testes será trazida para o Brasil para mais testes. Espera-se adquirir dados inéditos com este dispositivo, tanto para oscilações na espessura do filme líquido, quanto para oscilações na temperatura, que possam ser incorporados em modelos de transferência de calor melhorando a precisão de suas previsões. (AU)