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Novas membranas hidrofílicas compostas para remoção de ar de sistemas de refrigeração de água
ISSN: 0148-7191, e-ISSN: 2688-3627
Publicado em 19 de julho de 2004 pela SAE International nos Estados Unidos
Capacidade de anotação disponível
Os refrigerantes líquidos são comumente usados ​​como meios de transporte térmico para aumentar a eficiência e a flexibilidade no projeto de veículos aeroespaciais. A introdução de bolhas de gás no refrigerante pode ter consequências negativas, incluindo: perda da escorva da bomba centrífuga, leituras irregulares dos sensores e bloqueio do fluxo do refrigerante para sistemas remotos. Uma solução para mitigar esses problemas é o desenvolvimento de um dispositivo passivo de remoção de gases, ou armadilha de gases, instalado no sistema de refrigeração do voo. Neste estudo, uma nova membrana composta hidrofílica foi desenvolvida para passagem do fluido refrigerante e retenção de bolhas de gás. As bolhas presas são subsequentemente expelidas do sistema por uma membrana microporosa fina e hidrofóbica. O projeto original para este trabalho empregou uma membrana homogênea que era suscetível a incrustações e obstrução de poros. As armadilhas de gás sobressalentes desta variedade degradaram-se durante o armazenamento e a recriação das membranas foi complicada devido a problemas com a duplicação do polímero e variações de propriedades nas membranas finais. Neste trabalho, foram desenvolvidas substituições baseadas na deposição de um polímero hidrofílico no lado do furo de um tubo poroso de polietileno (PE). O tubo proporciona excelente estabilidade química e mecânica, e a camada hidrofílica proporciona retenção de bolhas de gás devido à elevada pressão das bolhas. Resultados preliminares mostraram que é necessário um contato íntimo entre a camada depositada e o substrato para superar as diferenças de energia superficial que reduzem a boa adesão. Isto foi conseguido pré-embebendo o tubo da membrana no solvente para aumentar a sua energia superficial. Soluções poliméricas de várias concentrações têm sido utilizadas para promover a penetração da camada polimérica no substrato poroso e para controlar a espessura da camada de separação. As membranas compostas resultantes mostraram uma diminuição repetível na permeabilidade ao nitrogênio, o que é indicativo de uma diminuição no tamanho dos poros da membrana. Estudos com permeação de água produziram resultados semelhantes. Observámos algum inchaço da camada de polímero adicionada, o que provoca uma ligeira diminuição no tamanho dos poros da membrana e deve resultar numa melhor retenção de bolhas.
Estudos preliminares também foram realizados sobre retenção de gases em sistemas de fluxo. Os resultados iniciais foram promissores, com permeação de gás insignificante para as membranas revestidas em comparação com 100% de permeação de gás no tubo não revestido.
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CitaçãoRitchie, S., Luo, Q., Curtis, S., Holladay, J. et al., "New Hydrophilic, Composite Membranes for Air Removal from Water Coolant Systems", Artigo Técnico SAE 2004-01-2427, 2004, https ://doi.org/10.4271/2004-01-2427.
- Fausto, M.B. Zhou, S.J. Brubaker, IM “Dual-membrane gas trap for the Space Station Freedom internal Thermal Control System,” SAE Technical Paper Series 932162 23ª Conferência Internacional sobre Sistemas Ambientais Colorado Springs, CO julho de 1993
-Ritchie, S.M.C. Holladay, JB Holt, JM Clark, DW. “Um projeto aprimorado para remoção de ar de sistemas de refrigeração de circuito de fluido aeroespacial”, SAE Technical Paper Series 2003-01-2569 33ª Conferência Internacional sobre Sistemas Ambientais Vancouver, BC, julho de 2003