Editorial |
The editorial of Thermal Engineering of this
issue continues the discussion on scientific research needs in
vital areas in which thermal engineering has important participation.
The main goal is to motivate the readers, within their specialties,
to identify possible subjects for their future research.
Natural Convection is present in the most diverse
applications of Thermal Engineering, such as controlling and reducing
temperatures in electronic systems, reducing the thermal efficiency
of cooling in machining processes by the Leidenfrost effect and
even in biological systems.With the increasing technological evolution
and the development of industrial automation, microelectronics,
quantum computing, signal processing, mobile telephony, etc.,
transmission systems operate increasingly with smaller spacing
and higher integration rates between components, with greater
power density and heat generation.As a result, there is a growing
demand for cooling systems with greater safety, reliability, and
efficiency.Therefore, natural convection cooling systems are viable
alternatives due to their characteristics of: (A) protection and
safety of the transmission system, especially in cases of mechanical
and/or electrical failures of the forced cooling system; (B) high
reliability and safety of operation; (C) low maintenance costs
and (D) no noise. However, due to their low thermal efficiency,
such cooling systems are still limited to applications with the
low power density and/or combined with forced convection cooling
systems.In this sense, the natural convection area is increasingly
being researched to create and enable even smaller and more robust
high power density transmission systems, with greater economic
feasibility (lower costs of acquisition, manufacturing, and maintenance)
and exclusively refrigerated (or with minimal use of forced cooling
components) by natural convection; all without reducing the efficiency
or reliability of these systems.One of the main technologies for
thermal optimization of cooling systems researched is the inclusion
of geometric surface modifications, through fins (extended surfaces)
or corrugated surfaces.The use of corrugated surfaces has been
gaining more space in the academic community and industry, standing
out for: (A) increasing the area of exposure to the heated surface
and the transfer of energy to the circulating fluid; (B) induce
changes in the flow in the vicinity of the heated surface, such
as the formation of vortices, recirculations, and zones of rarefaction
and stagnation; and (C) anticipate and facilitate the flow transition
process for the turbulent regime.The study of natural convection
– in its most diverse applications and areas of theoretical,
applied, and experimental investigation – has been widely
explored by Thermal Engineering, arousing more and more the academic
community's interest and motivating further research in this area.
The mission of Thermal Engineering is to document
the scientific progress in areas related to thermal engineering
(e.g., energy, oil and renewable fuels). We are confident that
we will continue to receive articles’ submissions that contribute
to the progress of science.
Sílvio Aparecido Verdério Júnior
Professor of Mechanical Engineering
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Editorial |
O editorial de Thermal Engineering deste número continua
a discussão sobre as necessidades de pesquisa científica
em áreas vitais em que a engenharia térmica tem participação
destacada. O objetivo principal é o de motivar os leitores,
dentro de suas especialidades, a identificar possíveis assuntos
para sua pesquisa futura.
A Convecção Natural está presente nas mais
diversas aplicações de Engenharia Térmica,
como no controle e redução de temperaturas em sistemas
eletroeletrônicos, na redução da eficiência
térmica de resfriamento em processos de usinagem pelo efeito
Leidenfrost e até mesmo em sistemas biológicos.Com
a crescente evolução tecnológica e o desenvolvimento
daautomação industrial, microeletrônica, computação
quântica, processamento de sinais, telefonia móvel,
etc., cada vez mais os sistemas de transmissão operam com
menor espaçamento e maior taxa de integração
entre componentes, com maior densidade de potência e geração
de calor.Em consequência disso, existe uma demanda crescente
por sistemas de resfriamento com maior segurança, confiabilidade
e eficiência.Assim sendo, os sistemas de resfriamento por
convecção natural mostram-se como alternativas viáveisdevido
às suas características de: (A) proteção
e segurança do sistema de transmissão, principalmente
em casos de falhas mecânicas e/ou elétricas do sistema
de resfriamento forçado; (B) alta confiabilidade e segurança
de operação; (C) baixos custos de manutenção
e (D) ausência de ruídos.Porém, devido a sua
baixa eficiência térmica, tais sistemas de resfriamentoainda
estão limitados a aplicações com baixa densidade
de potência e/ou combinados com sistemas de resfriamento por
convecção forçada. Nesse sentido, a área
de convecção natural está cada vez mais sendo
pesquisada para criar e viabilizar sistemas de transmissão
de alta densidade de potência ainda menores e mais robustos,
com maior viabilidade econômica (menores custos de aquisição,
fabricação e manutenção) e exclusivamente
refrigerados (ou utilização mínima de componentes
de refrigeração forçada) por convecção
natural; tudo sem reduzir a eficiência ou confiabilidade desses
sistemas. Uma das principais tecnologias de otimização
térmica de sistemas de resfriamentopesquisadas é a
inclusão de modificações geométricas
superficiais, através dealetasou corrugaçõessuperficiais.
A utilização de superfícies corrugadas vem
ganhando cada vez mais espaço na comunidade acadêmica
e indústria,destacando-se por: (A) aumentar a área
de exposição à superfície aquecida etransferência
de energia ao fluido circulante; (B) induzir alterações
no escoamento nas proximidades da superfície aquecida, como
a formação de vórtices, recirculações
e zonas de rarefação e estagnação e
(C) antecipar e facilitar o processo de transição
do escoamento ao regime turbulento.O estudo da convecção
natural – em suas mais diversas aplicações e
áreas de investigação teórica, aplicada
e experimental – tem sido amplamente explorado pela Thermal
Engineering, despertando cada vez mais o interesse da comunidade
acadêmica e motivando novas pesquisas nessa área.
A missão de Thermal Engineering é a de documentar
o progresso científico em áreas relacionadas à
engenharia térmica (e.g., energia, petróleo, combustíveis
renováveis). Nós estamos confiantes que continuaremos
a receber submissões de artigos que contribuam para o progresso
da ciência.
Sílvio Aparecido Verdério Júnior
Professor de Engenharia Mecânica
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