A crise de ebulição, também conhecida como burnout ou dryout, é um fenômeno crítico que ocorre durante os processos de ebulição e evaporação quando a superfície de transferência de calor não é adequadamente umedecida pelo líquido. Compreender e evitar a crise em ebulição é essencial para garantir a operação segura e eficiente de diversos sistemas e dispositivos industriais que envolvem transferência de calor, como reatores nucleares, caldeiras, trocadores de calor e sistemas de refrigeração eletrônica.

O que é a crise fervente?

Durante a ebulição, a transferência de calor de uma superfície aquecida para um líquido provoca a formação de bolhas de vapor na superfície. À medida que o fluxo de calor aumenta, as bolhas crescem e se aglutinam, cobrindo uma porção maior da área da superfície. A certa altura, o fornecimento de líquido à superfície torna-se insuficiente, levando à formação de uma mancha seca. Esta mancha seca cria uma barreira entre a superfície aquecida e o líquido, o que reduz significativamente a eficiência da transferência de calor e pode causar superaquecimento e danos à superfície.

A crise de ebulição é caracterizada por um aumento acentuado na temperatura da superfície enquanto o fluxo de calor permanece constante ou mesmo diminui. Este fenômeno é frequentemente acompanhado por rápida geração de vapor, flutuações de pressão e aumento de ruído e vibração.

Mecanismos da crise fervente

Existem vários mecanismos que podem levar à crise de ebulição, dependendo das condições específicas do sistema:

1. Crise de ebulição nucleada :Isso ocorre quando a temperatura da superfície é alta o suficiente para suportar a rápida formação de bolhas, fazendo com que o vapor bloqueie o fluxo do líquido e crie pontos secos.

2. Crise em ebulição do cinema :Isso ocorre quando uma película de vapor estável se forma na superfície aquecida, evitando que o líquido umedeça novamente a superfície e levando a uma grave degradação da transferência de calor.

3. Crise de ebulição induzida pelo regime de fluxo :Isso ocorre devido a mudanças nos padrões de fluxo de fluido, causando regiões de escassez de líquido e ressecamento.

Evitando a crise fervente

Para evitar a crise de ebulição, é essencial manter um abastecimento adequado de líquido e umedecimento da superfície aquecida. Isto pode ser alcançado através de várias medidas:

1. Projeto adequado do sistema :Projetar sistemas com área de superfície de transferência de calor suficiente, taxas de fluxo adequadas e caminhos de fluxo ideais ajuda a prevenir o acúmulo de vapor e reduz o risco de ressecamento.

2. Tratamento de superfície :Modificar as características da superfície para melhorar a molhabilidade, como usar superfícies rugosas ou revestimentos que promovam a propagação do líquido, pode melhorar a transferência de calor em ebulição e reduzir a probabilidade de crise de ebulição.

3. Controle de fluxo :Garantir a distribuição uniforme do fluxo de líquido, evitar a estagnação do fluxo e otimizar as velocidades do fluido pode ajudar a manter um filme líquido estável na superfície aquecida.

4. Controle de pressão :Operar o sistema a uma pressão mais elevada aumenta o ponto de ebulição do líquido, tornando-o menos suscetível à ebulição.

5. Controle de temperatura :Limitar a temperatura da superfície para evitar a geração excessiva de vapor e a secagem é crucial para prevenir a crise de ebulição.

Ao compreender os mecanismos da crise de ebulição e implementar estratégias eficazes para evitá-la, os engenheiros podem garantir a operação confiável e eficiente de sistemas que envolvem processos de ebulição e evaporação.