Pesquisador do College of Engineering da University of Wisconsin-Madison apresenta palestra no Departamento de Engenharia Mecânica da EESC-USP
No dia 16 de abril, às 14 horas, na sala de seminários do Departamento de Engenharia Mecânica, o Dr. Tiago A. Moreira, da University of Wisconsin-Madison, apresentará a palestra intitulada Caracterização de tubos de calor de sódio líquido aplicados a microreatores nucleares através de medidas de temperatura com alta resolução espacial.
A palestra se insere no contexto de colaboração em pesquisa entre o Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos – LETeF da EESC-USP e a University of Wisconsin-Madison. Conta com apoio da Fapesp por meio de um projeto temático.
O público-alvo da palestra são docentes, pesquisadores e alunos de graduação e pós-graduação.
Mais sobre a palestra
O contínuo desenvolvimento de microreatores nucleares tem levado a necessidade de uma completa e precisa caracterização de tubos de calor de sódio líquido, uma vez que os mesmos são pretendidos como meio de transporte do calor proveniente do combustível nuclear para o sistema de geração de energia em diversos conceitos de microreatores. Embora exista uma história relativamente longa na experimentação com tubos de calor a base de metal líquido, estes foram com foco em aplicações aeroespaciais e ainda há uma necessidade de obtenção de dados com alta fidelidade e elevada resolução em condições prototípicas de operação de microreatores. Particularmente, há interesse na distribuição de temperaturas e os padrões de escoamento dentro do tubo de calor. Estes parâmetros afetam a performance do tubo de calor e dados referentes ao mesmo são relevantes para a validação de softwares de análise para design e licenciamento de microreatores, como Sockeye, HT-Pipe e NASA Lewis’s Steady-State Heat Pipe Code. Com foco nisto, a University of Wisconsin-Madison tem trabalhado na construção e experimentação de tubos de calor de sódio líquido que possuem sensores de temperatura de fibra ótica embutidos internamente ao tubo e são carregados com sódio de alto nível pureza em processo controlado. Aqui, serão apresentados os resultados para um tubo de calor testado desde o start-up até condições de operação em regime permanente com uma taxa de transferência de calor de 1500 W. Dados distribuição de temperaturas no tubo de calor foram obtidos a partir das fibras óticas (uma posicionada no centro do núcleo de vapor e uma entre a mecha a parede do tubo) para caracterização do perfil axial de temperaturas ao longo do tubo de calor em diferentes condições experimentais. Os experimentos foram realizados em um sistema de raios-X de 450 kV que permitiu a obtenção de imagens do escoamento interno ao tubo de calor com frequência de 30 Hz. Estas imagens foram obtidas simultaneamente e combinadas com as medidas de temperatura a partir das fibras óticas, revelando uma relação entre flutuações do nível de sódio no condensador com flutuações na temperatura da parede. As imagens por raios-X mostraram que o excesso de líquido no tubo se acumula no condensador tanto durante o start-up quanto durante a operação em regime permanente. Foi detectado também que a temperatura de transição entre escoamento contínuo e molecular no vapor, ou seja, a temperatura na qual o tubo de calor começa a se comportar como um tubo de calor, ocorreu em torno de 450oC. Para operações em regime permanente, uma região inativa foi identificada no condensador a partir de uma queda brusca na temperatura medida pelas fibras óticas. Foi observado que esta região reduzia em comprimento com o aumento da taxa de transferência de calor e aumentava com o aumento da capacidade de resfriamento no condensador. Ondas interfaciais foram observadas no montante de sódio líquido acumulado no condensador, cuja amplitude reduzia com o aumento da taxa de transferência de calor no evaporador. Comparando as imagens do escoamento com as medidas de temperatura, foi visto que as ondulações possuíam mesma frequência, 0.4 Hz, que flutuações observadas na temperatura local.
Sobre o palestrante
O Dr. Tiago A. Moreira é atualmente pesquisador no cargo de Scientist I no Solar Energy Laboratory da University of Wisconsin-Madison. Ele possui graduação em Engenharia Mecânica pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP), onde também realizou seu Mestrado e Doutorado, ambos sob orientação do Prof. Gherhardt Ribatski, e um pós-doutorado no Solar Energy Laboratory da University of Wisconsin-Madison sob supervisão do Prof. Mark Anderson. Sua pesquisa atualmente compreende da avaliação termo-hidráulica experimental de sistemas avançados de geração de energia a alta temperatura, com foco em energia nuclear e solar. Atualmente, Dr. Moreira é pesquisador responsável por projetos de pesquisa na University of Wisconsin que somam mais de US$2.750.000,00 na área de Engenharia Nuclear. Ele ainda atua como representante dos EUA no Coordinate Research Program da Agência de Energia Atômica Internacional (IAEA) em reatores de água supercrítica, e é membro do comitê de energia nuclear da Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas. Recentemente, Dr. Moreira foi agraciado na University of Wisconsin-Madison com o prêmio "Bollinger Academic Staff Distinguished Achievement Award for Research Excellence", dado anualmente ao pesquisador não-professor com melhor desempenho científico dentro do College of Engineering da UW-Madison.