O que é fluxo bifásico?
Um fluxo bifásico é um processo no qual um fluido muda de uma fase para outra, geralmente de gás para líquido ou de líquido para gás. Esse processo é comumente usado como um mecanismo de transferência de calor. É comumente encontrado em unidades de refrigeração, sistemas de ar condicionado, bombas de calor ou outros sistemas de clima controlado.
Uma fase é uma mudança no estado físico de um material. Por exemplo, a água tem três estados físicos: sólido, líquido e gás. Como ilustração, quando um material se transforma de um sólido em um líquido ou de um gás em um líquido, essa mudança é chamada de fase. Durante uma mudança de fase, a energia é transferida. Essa energia ajuda a iniciar a mudança de fase ou é liberada durante a fase de mudança.
Para um fluxo de duas fases, apenas duas dessas fases são consideradas, geralmente um líquido e um gás. Por exemplo, um líquido refrigerante típico geralmente muda para um gás de um líquido quando comprimido e de um líquido para um gás quando expandido. O principal método de transferência de energia durante esse fluxo bifásico é geralmente com energia térmica.
Esse fluido de fluxo bifásico, ou refrigerante, é escolhido especificamente dependendo das condições de operação de um determinado sistema. A chave para selecionar um fluido bifásico é considerar a compressibilidade do fluido como gás e a capacidade de absorção de calor como fluido. Além disso, esse fluido deve ter a capacidade de mudar de fase a pressões operacionais específicas dentro de um sistema fechado.
Um aparelho de ar condicionado típico, por exemplo, contém uma bomba de compressor, uma válvula de expansão e dois conjuntos de serpentinas de transferência de calor. Todos esses componentes trabalham juntos, movendo um fluido que muda de fase pelo sistema. O fluxo bifásico típico para um sistema de líquido / gás consiste em um processo de quatro etapas.
Um refrigerante a gás é primeiro comprimido por uma bomba, durante a qual o gás é transformado em fase em líquido. O líquido flui para a primeira bobina de transferência de calor e libera sua energia térmica. O fluido pressurizado é então expelido através da válvula de expansão para as bobinas de resfriamento de baixa pressão. À medida que o fluido sai da válvula, ele muda novamente de fase, de líquido para gás, pela absorção de energia térmica.
Alguns sistemas bifásicos, quando equipados com válvulas e interruptores especiais, podem ser operados ao contrário. Um sistema reversível familiar é uma bomba de calor. Nos meses mais quentes, o sistema esfria o interior de uma residência e, nos meses mais frios, o sistema é revertido e fornece calor.