Análise teórica e experimental da porosidade em meios sinterizados bimodais para LHP

Maria Eduarda Chiamulera¹; Juan Pablo Florez¹

¹ Universidade Federal de Santa Catarina

doi:10.20906/CPS/CON-2016-0803

Resumo

Tubos de calor em circuito (LHP, loop heat pipes) são dispositivos empregados no controle térmico de componentes eletrônicos. Estes dispositivos possuem uma alta capacidade de troca térmica devido a seu funcionamento baseado na mudança de fase de um fluido de trabalho. Basicamente os tubos de calor estão divididos em um evaporador e um condensador unidos por tubulações que constituem a linha de vapor e de líquido. Quando calor é fornecido no evaporador, o fluido contido na estrutura porosa vaporiza. O calor aplicado provoca um aumento de pressão do vapor no evaporador que escoa em direção ao condensador através da linha de vapor. No condensador, o vapor é condensado liberando calor. As forças capilares existentes na estrutura porosa impulsionam o líquido de volta ao evaporador, fechando o ciclo. A estrutura porosa presente no LHP é responsável pelo bombeamento capilar, transporte de massa e transporte de energia no evaporador. Propriedades ligadas à estrutura porosa como permeabilidade e condutividade térmica efetiva são importantes na modelagem matemática do funcionamento de um tubo de calor e no seu desempenho. Na literatura, encontram-se modelos para a porosidade baseados em células unitárias com um e diferentes tamanhos e partículas. Normalmente, os trabalhos dedicados ao estudo da porosidade visam à redução dessa propriedade a fim de obter um meio poroso mais denso. Entretanto, a construção do evaporador de LHP requer uma máxima porosidade. Neste trabalho, um estudo teórico e experimental da porosidade em meios porosos sinterizados é apresentado visando obter estruturas porosas com alta porosidade em função da relação de tamanho de partículas e massa adequada. Um modelo analítico baseado no empacotamento de células unitárias tetraédricas para uma mistura binária de partículas é proposto. Materiais particulados com diferentes distribuições de tamanho de partícula (d50 =83 μm, d50 =66 μm, d50 =20 μm) foram obtidos a partir do peneiramento de um material com distribuição de tamanho de partícula d

Palavras-chave: Porosidade; Meios porosos sinterizados bimodais; Tubos de calor em circuito