A ebulição convectiva no interior de microcanais é um método promissor para o gerenciamento térmico de dispositivos que dissipam elevados fluxos de calor. Como requisitos adicionais, estes dispositivos comumente operam sob variações temporais do fluxo de calor e na presença de hotspots (regiões de elevada dissipação de calor), e.g. CPUs e painéis fotovoltaicos de alta concentração. Até o presente momento, um número crescente de estudos, porém limitado, explorou as consequências da presença de hotspots na eficiência da remoção de calor durante a ebulição convectiva no interior de microcanais. O número de estudos abrangendo o aquecimento transiente durante a ebulição convectiva no interior de microcanais é ainda mais escasso. Dentro deste contexto, o presente estudo envolve a investigação experimental do comportamento transiente do grau de superaquecimento da parede e do coeficiente de transferência de calor em um hotspot sujeito a pulsos de calor durante a ebulição convectiva. Ensaios foram realizados para o fluido R 134a a temperatura de saturação de 31 DC no interior de tubos circulares de aço inoxidável com diâmetros de 0.5 e 1.1 mm. Foi realizada uma analise paramétrica sobre os efeitos na transferência de calor da velocidade mássica, título de vapor local e o formato da onda de pulsos de calor e sua respectiva amplitude, frequência e o fluxo de calor médio correspondente. A análise paramétrica revelou que as flutuações do grau de superaquecimento da parede são resultado da superposição dos efeitos de inercia térmica, relacionados a condução de calor na parede do tubo, e da ebulição convectiva. O nível das flutuações do grau de superaquecimento da parede se elevou com o aumento da velocidade mássica, título de vapor e amplitude dos pulsos de calor, e com a redução da frequência dos pulsos de calor e do fluxo de calor médio. Os resultados indicaram o decréscimo das oscilações de temperatura com a intensificação dos efeitos de ebulição nucleada. Oito métodos para a previsão do coeficiente de transferência de calor durante a ebulição convectiva em canais de diâmetro reduzido, desenvolvidos baseado em banco de dados obtido em condições de aquecimento uniforme e permanente, foram extrapolados para resultados transientes compreendendo pulsos de calor deste trabalho. Os métodos de Kanizawa et al. (2016) e Kim e Mudawar (2013) proporcionaram previsões satisfatórias do coeficiente de transferência de calor médio e da amplitude das flutuações do superaquecimento da parede. Ao final deste estudo, uma metodologia para prever o comportamento transiente do superaquecimento da parede durante pulsos de calor cíclicos é apresentada. A eficácia desta metodologia em reproduzir as principais tendências observadas nos dados experimentais é demonstrada.

Flow boiling in microchannels is a promising technique for the thermal management of devices that dissipate extremely high heat flux rates. As additional constraints, these devices operate under temporal variations of the heat load and the presence of hotspots (region of higher heat dissipation), e.g. CPUs and high-concentration photovoltaics (HCPV) systems. Up to present date, a limited but increasing number of studies have explored the outcomes of hotspots presence in the heat removal efficiency during flow boiling in micro-scale channels. The number of studies covering transient heating conditions during flow boiling in microchannels is even more scarce. Within this context, this study presents an experimental investigation of the transient behavior of the local wall superheat temperature and heat transfer coefficient in a hotspot region undergoing through cyclical heating pulses during flow boiling of R134a at a saturation temperature of 31°C in 0.5 and 1.1 mm diameter circular channels made from stainless steel. A parametric analysis ofthe effects ofmass velocity, local vapor quality, average heat flux and the heating pulses waveform, amplitude, frequency on the heat transfer behavior was performed. From this analysis, it was concluded that the wall superheat temperature fluctuations are affected by the superposition ofthermal inertia effects, related to the heat conduction at the tube wall, and flow boiling effects. The levei of wall superheat temperature fluctuations increased with decreasing heating pulses frequency and the time-averaged heat flux and increasing mass velocity, vapor quality and heating pulses amplitude. The results indicated that the wall temperature oscillations were diminished when the nucleate boiling effects became more pronounced. Eight well-known methods from literature for predicting the flow boiling heat transfer coefficient in small diameter channels, developed for steady heating, were extrapolated to the transient heating conditions of this study and their accuracy were verified. The methods of Kanizawa et al. (2016) and Kim and Mudawar (2013) lead to the most satisfactory predictions of the average heat transfer coefficient and the amplitude of the wall superheat temperature fluctuations. At the end, a methodology for predicting the transient behavior of wall superheat temperature under cyclical heat loads is presented. This methodology is shown to reproduce the mais trends of the experimental data.