Resumo: Neste estudo foi investigado numericamente a taxa de formação e o crescimento dos cristais de gelo num filme laminar descendente ao longo de uma placa vertical fria. A energia consumida na mudança de fase foi incluída na equação da energia na forma de termo fonte. Este estudo foi realizado em três etapas: na primeira etapa foi elaborado um modelo simplificado que considera um filme descendente de propriedades termofisicas constantes e assim foi estudado a hidrodinâmica e troca de calor. No segundo estudo foi considerado a condição axial e investigada a influência sobre os parâmetros hidrodinâmicos e térmicos. Na terceira e última etapa foi elaborado um modelo generalizado que considera propriedades termofisicas variáveis, considerando os efeitos do campo de escoamento, resolvendo-se as equações de Navier-Stokes para prever os efeitos hidrodinâmicos tais como espessura do filme, velocidade na superficie e a taxa do vazão sobre a concentração e o comportamento dos cristais de gelo. As equações governantes de massa, momento, energia e das fases foram resolvidas numericamente usando o esquema de diferenças finitas baseado no método do volume de controle. Os resultados mostram que o crescimento dos cristais é dominado pelo número de Reynolds e pelo o número de Stefan. O aumento do número de Reynolds resulta na redução da concentração dos cristais de gelo, por outro lado, a concentração dos cristais aumenta com o aumento do número de Stefan. Os cálculos o número de Nusselt local indicam que a presença dos cristais provoca aumento no coeficiente de troca de calor por cerca de 12% em relação ao caso de fase única Ver menos

Abstract: In this work the rate of ice crystals growth in laminar free falling film over a cooled vertical plate has been investigated numerically. The phase change energy was included in the energy equation as a source term. These investigations are based on the variable properties model, and taking full account ofthe flow field effects, by solving the Navier-Stokes equations to predict the hydrodynamic effects such as film thickness , surface velocity, and the flow rate on the behavior of ice crystal concentration. The governing equations of mass, momentum, energy, and ice crystal species were solved numerically using the finite difference- based control volume method. It was determined that the growth of ice crystals in laminar free falling film is governed by two dimensionless parameters, namely Reynolds and Stefan numbers, increasing Reynolds number results in decreasing ice crystal concentration, on the other hand the concentration of ice crystals was found to increase as Stefan number increased. Calculations of the local Nusselt
number have indicated that the presence of ice crystals can enhance the heat transfer coefficient by almost 12% compared to a single phase fluid Ver menos