Gherhardt Ribatski.

O projeto trata da avaliação experimental e teórica do efeito da injeção de gás e floculante na água produzida na transferência de calor e na floculação de óleo em trocadores de calor do tipo casco-tubos e placas gaxetadas.

Envolve temas de fronteira do conhecimento e estratégicos ao desenvolvimento do estado de São Paulo, combinando o aproveitamento de energia renovável com técnicas complexas de micro fabricação. Este projeto tem como objetivo geral o estudo de aspectos fundamentais e o desenvolvimento de dispositivos baseados em processos de transferência de calor com mudança de fase aplicados ao aproveitamento de energia solar. Como objetivos específicos: i) Desenvolvimento de absorvedores de calor de elevado desempenho baseados na ebulição convectiva em multi-microcanais; ii) Desenvolvimento de técnicas inovadoras de micro-fabricação e aplicação destas na manufatura de absorvedores de calor de alto desempenho e todo o instrumental necessário ao seu estudo . iii) Desenvolvimento de técnicas de instrumentação e controle para transferência de calor com mudança de fase aplicadas em circuitos passivos pulsados. iv) Estudo experimental do processo de absorção por filme descendente para a mistura amônia-água visando o desenvolvimento de um absorvedor.

De forma geral o projeto consiste na utilização de tecnologia capacitiva na detecção de fracionados em líquido em diferentes aplicações: (i) Detector de contaminação, que consiste na implementação de uma sonda para a detecção de contaminação de petróleo e derivados no oceano.(ii) Medidor de nível estratificado, que consiste no desenvolvimento de dispositivo eletrônico capaz de identificar os níveis dos diferentes líquidos encontrados em um reservatório, possibilitando, assim, o controle para a devida remoção da água e do emulsificado, os quais representam carga não útil ao sistema de transporte ou armazenamento. (iii) Sensor de fração líquido, que consiste na implementação de um sensor baseado em instrumentação capacitiva, capaz de classificar e caracterizar escoamentos multifásicos em processos industriais de forma não intrusiva em tempo real.

Micro-heat spreaders are commonly used in flow boiling in microchannels. The design and configuration of such spreaders vary a tot based on available fabrication techniques. In this Project, innovative nature-inspired design for the micro-spreaders will be developed and fabricated to enhance the heat transfer rates due to flow boiling.

Trata da readequação de bancada experimental operacional localizada no Laboratório de engenharia Térmica e Fluidos. A bancada na configuração atual permite o estudo do coeficiente de transferência de calor, perda de pressão e padrões de escoamento durante a ebulição convectiva e em condições de escoamento adiabático no interior de dutos horizontais. Busca-se capacitar o Laboratório para que este possa realizar ensaios de evaporação e condensação de hidrocarbonetos e refrigerantes de baixo GWP, e não apenas de evaporação de refrigerantes halogenados, através do aquecimento elétrico, conforme configuração atual. Também será possível a realização de estudos envolvendo superfícies intensificadoras micro-estruturadas, geralmente fabricadas em tubos de reduzida espessura.

O objetivo geral deste projeto é o desenvolvimento parcial dos vários componentes das plantas PEFC completas, que em uma etapa seguinte deverão ser integrados ao desenvolvimento de protótipos de plantas operacionais. São quatro as principais linhas de atividades: 1. Desenvolvimento, caracterização e testes de catalisadores para a reforma de álcoois e purificação do hidrogênio produzido, com acoplamento de um reator a uma célula PEFC unitária de 5cm2. 2. Aumento de escala do processo de preparação de elecatalisadores para células a combustível, focando em particular o método do ácido fórmico. 3. Aumento de escala e do empacotamento membrana & eletrodos (MEA) de 5 para 200 cm2. 4. Pesquisa e Desenvolvimento de multicélulas.

Auxílio Modalidade Vinda de Pesquisador Visitante do Exterior; Coordenador: Gherhardt Ribatski; Beneficiário: Professor Associado Timothy Allen Shedd da University of Wisconsin-Madison. Visa o desenvolvimento de um micro-PIV de custo reduzido para caracterização do escoamento bifásico no interior de microcanais.

Este projeto relaciona à construção pelo Centro Tecnológico da Marinha em São Paulo (CTMSP) de um reator de potência para emprego dual, isto é, geração de energia elétrica para uso comercial e para propulsão de submarinos, denominado Laboratório de Geração Nucleoelétrica (LABGENE).

Envolve: (1) investigação teórica/experimental do efeito da microestrutura superficial e sua interação com o fluido durante a transferência de calor em ebulição nucleada visando desenvolver superfícies de elevado desempenho. (2) desenvolvimento e produção de microestruturas superficiais (superfícies intensificadoras) de elevada eficiência tanto com texturas periódicas como rugosidades aleatórias obtidas por intermédio de fontes de laser.

Este projeto trata do estudo experimental e teórico da evaporação convectiva no interior de canais de diâmetro inferiores a 3 mm. A pesquisa envolve a construção de um aparato experimental e o desenvolvimento de técnicas experimentais e de análise de resultados. Após isto, a investigação de padrões de escoamento, perda de carga e transferência de calor através do levantamento de um banco de dados extenso, utilizado na elaboração de modelos, que incorporem mapas de escoamento para micro-canais baseados em métodos subjetivos e objetivos.

Este projeto trata do desenvolvimento e avaliação experimental de um trocador de calor com dimensões reduzidas baseado em microcanais. Tem como objetivo viabilizar em países de clima frio a partida de motores de combustão interna do ciclo Otto utilizando etanol.

Este projeto trata da investigação da utilização de gases com baixo potencial de aquecimento global (GWP) e fluidos naturais, somados a aplicação da micro e nanotecnologias, visando o decréscimo da emissão de gases efeito estufa relacionados a sistemas de refrigeração e de condicionamento de ar. Na EESC-USP será investigada a ebulição convectiva dos refrigerantes HFOs e hidrocarbonetos para tubos com diâmetros entre 0,3 e 15mm. Estes resultados serão comparados aos obtidos anteriormente por este grupo para HFCs e HCFCs. Ensaios também serão realizados para a condensação dos HFOs e hidrocarbonetos para diâmetros entre 6 e 15mm. Também será analisado o efeito da geometria do canal na evaporação no interior de microcanais através de ensaios com o R134a e HFO1234ze para um canal triangular e canais retangulares. Estes dados experimentais serão utilizados na elaboração de correlações e modelos semi-empíricos. Na PUC-Rio serão abordadas três frentes de trabalho. Estudar-se-á a utilização de nanofluidos, suspensões de nanopartículas em fluidos comumente utilizados em tais sistemas. Na segunda linha de ação, os resultados obtidos pelo grupo da EESC-USP serão aplicados na PUC-Rio no estudo de trocadores de calor de microcanais em sistemas de refrigeração e de condicionamento de ar. Em uma terceira frente, desenvolver-se-á, um sistema de refrigeração utilizando o princípio do efeito magneto-calórico. Sistemas de refrigeração magnética utilizam água como fluido térmico, com impacto direto de efeito estufa nulo. Serão desenvolvidos modelo de simulação, para melhor entendimento dos processos físicos reinantes, e um primeiro protótipo. As atividades de colaboração envolverão: (i) elaboração e publicação de artigos científicos em parceria; (ii) oferecimento de um curso sobre transferência de calor em escoamentos bifásicos focado em micro e nanoprocessos na PUC-Rio pelo coordenador na EESC-USP, e, na contrapartida, um curso sobre modelagem de sistemas de refrigeração e condicio

O presente projeto de pesquisa tem como objetivo geral o estudo de vibrações induzidas por escoamentos (VIEs) bifásicos externamente a banco de tubos. Como objetivos específicos busca-se: (i) identificação das características espectrais e espaciais do carregamento gerado por diferentes escoamentos bifásicos (bolha, pistonado, anular, névoa) externamente a um banco de tubos; (ii) estudo do comportamento vibracional dos dutos sob diversas condições de contorno e freqüências de ressonância para a determinação de requisitos para o projeto de estruturas sujeitas a este tipo de carregamento; (iii) estudo do efeito do carregamento não uniforme do escoamento bifásico sobre as vibrações translacionais e rotacionais do tubo; (iv) caracterização através de medições diretas na região entre tubos dos seguintes parâmetros do escoamento bifásico: fração de vazio superficial instantânea e média, padrão de escoamento e perda de pressão ao longo do banco de tubos; (v) comparação dos resultados para padrão de escoamento levantados a partir de visualizações e as características espectrais e espaciais dos sinais relacionados a estrutura do banco de tubos, visando a proposição de um método objetivo de caracterização de padrões de escoamento e que incorpore requisitos de projeto; (vi) soluções numéricas do escoamento bifásico no banco de tubos, as quais serão comparadas aos resultados experimentais e utilizadas na análise dos mecanismos fisícos envolvidos. Para a execução deste estudo experimental será desenvolvida e contruída uma bancada experimental na EESC-USP e desenvolvida uma metodologia experimental inédita para o levantamento da fração de vazio superficial na região entre tubos.

O projeto visa estabelecer uma rede de pesquisa para a caracterização de nanofluidos e sua utilização em processos de transferência de calor, visando a aplicação prática em sistemas de refrigeração. Optou-se por tal aplicação devido ao alto consumo de energia requerido pelos equipamentos de refrigeração, tanto a nível doméstico como industrial. A rede tem como coordenador geral o Professor José Alberto dos Reis Parise da PUC-RJ e como coordenador na EESC-USP o presente pesquisador. Dentro desta rede, cabe ao grupo da EESC-USP o estudo da evaporação de nanofluidos no interior de microcanais.

O projeto visa o estabelecimento de uma rede de cooperação científica, constituída por
quatro grupos de pesquisa, de diferentes instituições para desenvolver projeto específico de pesquisa, inovação tecnológica e
formação de recursos humanos na área de nanofluidos. Estudar-se-á a aplicação de
nanofluidos em processos térmicos e de conversão de energia. Cabe ao grupo da EESC-USP a avaliação do efeito da concentração de nanopartículas durante a ebulição convectiva de nanofluidos no interior de microcanais. Inicialmente, técnicas para a elaboração de nanofluidos serão desenvolvidas. Propriedades termodinâmicas e de transporte dos nanofluidos serão avaliadas. Na bancada experimental existente no Laboratório de Refrigeração da EESC-USP, desenvolvida para o estudo da ebulição convectiva no interior de microcanais, serão levantados resultados para a perda de carga, coeficiente de transferência de calor e fluxo crítico de calor. Com base nestes resultados serão propostas correlações para a previsão destes parâmetros.

Este projeto trata do estudo e desenvolvimento de dissipadores de calor baseados no escoamento monofásico e ebulição convectiva de nanofluidos (soluções de nanopartículas de 5 a 100mm em um fluido base) considerando diferentes geometrias de distribuição de microcanais. Envolve a montagem de uma bancada experimental e avaliação de diferentes geometrias de dissipadores constituídos de microcanais (diâmetro hidráulico inferior a 0,2mm)

Esta proposta trata da readequação da bancada experimental para o estudo experimental da ebulição convectiva no interior de macro-tubos e aquisição de material de consumo, permitindo que estudos relacionados atualmente desenvolvidos na EESC-USP tenham continuidade. Embora a utilização de técnicas de intensificação seja prática na indústria de trocadores de calor, estudos envolvendo tal tópico são verificados em extenso número. Potencialmente, técnicas de intensificação podem ser aplicadas a qualquer trocador de calor tendo como fatores limitantes um processo de manufatura exequível e uma redução favorável nos custos operacionais e de manufatura. Contrário aos tubos internamente ranhurados, para os quais a partir de 1995, número razoável de estudos foram realizados, poucos pesquisadores se dedicaram ao estudo dos efeitos proporcionados por uma fita retorcida (FR) posicionada internamente a um tubo liso. Isto está relacionado, primeiro aos elevados gradientes de perda de carga, proporcionados e, devido ao decréscimo, a partir da década de 80, no interesse pela geração de energia nuclear. A implementação desta técnica dá-se através do retorcimento de uma fita metálica a qual é em seguida fixada no interior de um tubo liso. A utilização de FR apresenta custo reduzido quando comparado à outros métodos de intensificação e pode ser implementada em trocadores de calor em operação sem a necessidade da troca de tubos. Ela também pode ser utilizada em apenas um segmento do tubo de forma a elevar o título de vapor de secagem de parede sem penalizar substancialmente a perda de carga. Ademais, ela é interessante em aplicações espaciais por gerar forças de campo e, desta forma, proporcionar a separação das fases líquida e vapor. O estudo proposto trata da investigação do desempenho de tubos contendo FR durante a ebulição convectiva.

Estudo da literatura e desenvolvimento de modelos para a transferência de calor em sistemas de refrigeração automotivos utilizando o CO2 como fluido refrigerante. Objetivos específicos: (i) estudo da literatura sobre transferência de calor e queda de pressão durante a ebulição convectiva do CO2 puro e da sua mistura com óleo de lubrificação do compressor; transferência de calor e queda de pressão durante o resfriamento a partir do estado supercrítico do CO2 puro e de sua mistura com óleo de lubrificação do compressor, configurações de distribuidores para utilização em trocadores de calor para CO2; (ii) avaliar métodos preditivos disponíveis na literatura para o coeficiente de transferência de calor e queda de pressão ao longo do escoamento para ebulição convectiva e resfriamento do CO2 a partir do estado supercrítico através de comparações com dados experimentais da literatura; (iii) desenvolver métodos para previsão caso estes se justifiquem e existam dados experimentais suficientes na literatura.

Em linhas gerais, este projeto trata do estudo experimental e teórico da evaporação convectiva no interior de canais de diâmetro inferiores a 3mm. A pesquisa envolve a construção de um aparato experimental e o desenvolvimento de técnicas experimentais e de análise de resultados. Serão investigados padrões de escoamento, perda de carga e transferência de calor através do levantamento de um banco de dados extenso que será utilizado na elaboração de modelos, os quais serão incorporados a mapas de escoamento para micro-canais baseados em métodos subjetivos (imagens de uma câmera de ?video tape? rápido, CCD) e objetivos (intensidade de um sinal laser e variação da pressão local). Isto permitirá aos modelos incluir os mecanismos físicos de transferência de calor e perda de carga predominantes em cada regime de escoamento. Aspectos envolvendo instabilidades no escoamento, relacionados a efeitos de confinamento de bolhas e que atualmente podem ser considerados fatores limitantes ao emprego desta tecnologia, serão minuciosamente estudados através da análise das imagens do escoamento e da pressão local determinada por um micro transdutor. Através do tratamento dos sinais provindos de dois pares diodo/sensor-laser será caracterizada a coalescência de bolhas e determinados o comprimento, a freqüência e a velocidade dos pistões de vapor. Tal procedimento também permitirá determinar as médias temporais das frações de vazio superficial e na linha central do canal. Estes resultados serão incorporados aos modelos e comparados com os obtidos através do tratamento das imagens do escoamento. O presente estudo envolverá também a caracterização da transição entre macro- e micro-canais através da identificação de distintos comportamentos para os parâmetros analisados, providenciando um método capaz de predizer a limitação dos modelos desenvolvidos para canais convencionais.

Este projeto trata de um levantamento experimental de resultados para o coeficiente de transferência de calor durante a evaporação e condensação de películas descendentes sobre bancos de tubos horizontais. Envolve experimentos para o R123 e R134a e 8 superfícies intensificadoras, sendo 4 desenvolvidas para aplicações em evaporação e outras 4 para condensação. Tais resultados são utilizados no desenvolvimento de modelos semi-empíricos para o coeficiente de transferência de calor.