DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO MATEMÁTICO PARA O PROJETO DE TERMOSSIFÕES

Marcos Censi Do Amaral; Paulo Henrique Dias dos Santos

doi:10.20906/CPS/SICITE2015-0712

Resumo

O termossifão é um tubo metálico, geralmente de cobre, usado na coleta e transferência de calor por transporte de massa. É dividido em três partes principais: o evaporador, a região adiabática e o condensador. O evaporador trata-se da parte inferior, a região mais quente, recebendo potência de fontes externas (como elétrica ou solar, por exemplo), e é onde o fluido de trabalho interno aquece e evapora; a região adiabática é a parte intermediária do termossifão onde não há transferência de calor, sendo de dimensão variável e até podendo não existir; e o condensador é a parte superior, onde o calor é dissipado e a temperatura é menor, resfriando o vapor, condensando-o e causando seu retorno por gravidade até o evaporador. Como o termossifão é posicionado na vertical o liquido que evapora sobe, depois é resfriado e retorna por gravidade, fechando o ciclo de transferência de calor. Há requisitos que devem ser respeitados para o seu uso, do contrário sua operação será prejudicada ou impossibilitada, fazendo-se necessária a avaliação dos seguintes limites: o limite de arrasto, que ocorre na interface entre o vapor que acende e o liquido que retorna, que corresponde à máxima transferência de calor; o limite sônico, referente à velocidade do vapor; limite viscoso, que avalia a diferença mínima de pressão entre o evaporador e o condensador; e o limite de ebulição, que indica o máximo de calor que pode ser transferido. Usando-se correlações da variação das propriedades do fluido é possível fazer a avaliação necessária dos limites de operação e plotar um gráfico potência-temperatura.

Palavras-chave: Termossifão; Limite de operação; Transferência de calor; Modelo Matemático