TWO-PHASE HEAT TRANSFER INSIDE MINICHANNELS

La condensazione e la vaporizzazione all'interno di minicanali sono attualmente temi di grande interesse nella ricerca sullo scambio termico. Nonostante i recenti studi portati avanti per investigare il comportamento dello scambio termico bifase all’ interno di minicanali, c’è ancora mancanza di informazioni e di dati affidabili rispetto all’ampio numero di applicazioni. In questa tesi viene presentato uno studio sperimentale sullo scambio termico bifase e sulle cadute di pressione all’interno di due minicanali di forma diversa (sezione circolare e sezione quadrata). Un minicanale circolare singolo, avente un diametro di 0.96 mm, è stato utilizzato per misurare il coefficiente di scambio termico locale durante la condensazione e le cadute di pressione bifase con i fluidi R32 e R245fa. Le prove sperimentali sono state realizzate alla temperatura di saturazione di 40°C; le misure di cadute di pressione sono state condotte in condizioni di deflusso adiabatico, in modo da misurare solo la componete dovuta all’attrito. I dati sperimentali di scambio termico sono stati poi confrontati con alcuni modelli in modo da fornire delle linee guida per il dimensionamento dei condensatori a minicanali. In questa tesi vengono presentati i coefficienti sperimentali di scambio termico ottenuti durante la condensazione di R134a alla temperatura di saturazione di 40°C, all’interno di un minicanale avente sezione trasversale quadrata e un lato pari a 1.18 mm. I dati sperimentali sono stati confrontati con quelli precedentemente ottenuti nel minicanale circolare. Questo aspetto è particolarmente interessante poiché molti dei minicanali utilizzati nelle applicazioni pratiche hanno sezioni non circolari. Dal confronto tra minicanale quadrato e circolare emerge come nel caso del minicanale quadrato si abbia un aumento del coefficiente di scambio termico alle basse portate specifiche; questo è dovuto all’effetto della tensione superficiale. Inoltre, nel presente lavoro vengono riportati i coefficienti di scambio termico misurati durante la vaporizzazione convettiva di R245fa, R134a e R32 all’interno del minicanale circolare. Le prove sperimentali sono state condotte alla temperatura di saturazione di 30°C. La caratteristica particolare di questa tecnica è che il coefficiente di scambio termico non è misurato imponendo il flusso termico; il processo di ebollizione è invece governato dalla temperatura di ingresso del fluido secondario (acqua). I dati ottenuti sono stati analizzati con particolare attenzione all’effetto del flusso termico, della portata specifica di massa, del titolo di vapore e delle proprietà dei fluidi. L’inizio del dryout viene individuato attraverso il valore della deviazione standard delle temperature alla parete. Infatti, la temperatura alla parete del canale presenta grandi oscillazioni nella zona in cui inizia il dryout; queste oscillazioni sono legate alla presenza del film di liquido che si secca alla parete con un fenomeno di tipo oscillatorio.