Dissertação

{pt_PT=Descrição dos mecanismos de ebulição em meio quiescente usando superfícies bifílicas} {} EVALUATED

{pt=Este trabalho estudou a influência da molhabilidade nos mecanismos de ebulição em meio quiescente, em particular o uso das chamadas superfícies bifílicas, i.e. superfícies compostas por regiões hidrofílicas e hidrofóbicas. A literatura disponível ainda não integra metodologias precisas para o desenvolvimento sistemático de padrões bifílicos. Assim sendo, pretendeu-se analisar, de forma sistemática, a influência da geometria das configurações bifílicas em termos da dinâmica da bolha e dos processos de transferência de calor que ocorrem na ebulição em meio quiescente. As regiões superhidrofóbicas foram produzidas alterando as propriedades químicas da superfície e a sua topografia. Parâmetros como o diâmetro das regiões superhidrofóbicas e o espaçamento entre elas foram alterados sistematicamente, tendo sido posteriormente analisada a sua influência na dinâmica da bolha e nos processos de transferência de calor. Nesse sentido, recorreu-se à visualização com uma câmara de alta velocidade combinada com a análise termográfica de uma câmara de infravermelhos de alta velocidade, que captaram imagens sincronizadas da dinâmica de formação das bolhas. Verificou-se que a variação da área das regiões superhidrofóbicas afeta significativamente a dinâmica da bolha e o fluxo de massa evaporada. Os resultados demonstraram que a configuração com o menor diâmetro das regiões superhidrofóbicas apresentou melhor desempenho em termos de remoção de calor por evaporação. Relativamente ao espaçamento entre regiões, verificou-se que a melhor distância (aproximadamente igual ao diâmetro destas regiões) proporcionou coalescência moderada entre bolhas. Neste caso as bolhas não interagiram perto da superfície e promoveram um deslocamento forçado do líquido entre as regiões superhidrofóbicas, arrefecendo a superfície. , en=The present work addressed the impact of wettability in pool boiling heat transfer and explored the potential increase in heat transfer coefficients, claimed by a few authors, when using the so called biphilic surfaces, i.e. hydrophilic/superhydrophilic surfaces with hydrophobic/superhydrophobic regions. In the light of the consulted literature, a methodical approach towards the development of biphilic patterns is not yet available. Hence, this study engaged in a systematic analysis of the influence of the geometry of biphilic arrangements on bubble dynamics and the heat transfer processes that occur in pool boiling conditions. The superhydrophobic regions were prepared by altering the surfaces’ chemical properties and topography. Parameters like the size of the superhydrophobic regions and the spacing between them were systematically varied and their consequent effect was analyzed in both bubble dynamics and heat transfer processes. The required data was obtained based on extensive post-processing of images taken using synchronized high-speed video and time and spatially resolved thermography. Varying the size of the superhydrophobic regions was observed to alter significantly bubble dynamics and the evaporated mass flux. Results showed that the configuration with the smallest superhydrophobic regions was more effective at removing heat through evaporation. As for the spacing between regions, the data supported that the optimum distance was the one providing moderate coalescence between bubbles. For such distance (approximately the diameter of the superhydrophobic regions) the bubbles did not interact near the surface and promoted continuous induced flow between superhydrophobic regions, cooling the surface. }
{pt=Superfícies bifílicas, molhabilidade, ebulição em meio quiescente, dinâmica da bolha, transferência de calor., en=Biphilic surfaces, wettability, pool boiling, bubble dynamics, heat transfer.}

Junho 21, 2019, 12:0

Orientação

ORIENTADOR

António Luís Nobre Moreira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado

ORIENTADOR

Ana Sofia Oliveira Henriques Moita

Centro de Estudos em Inovação, Tecnologia e Políticas de Desenvolvimento (IN+)

Investigador Auxiliar