A presente dissertação trata de um estudo experimental sobre o efeito da orientação do escoamento na ebulição convectiva no interior de um dissipador de calor com seção transversal divergente e composto de microcanais abertos segundo geometria em duplo-"V". A motivação deste estudo decorre da verificação para a mesma geometria de dissipador e escoamento horizontais, em estudos anteriores na EESC-USP e no RTI, de ganhos significativos no coeficiente de transferência de calor com penas reduzidas para a perda de pressão. Desta forma, este estudo se insere no contexto de aplicações de resfriamento nas quais a direção do escoamento pode variar significativamente, como na indústria aeroespacial e painéis fotovoltaicos. Resultados experimentais para o coeficiente de transferência de calor e perda de pressão foram levantados para o fluido HFO-1336mzz(Z), velocidades mássicas de 100 a 600 kg/m²s, ângulos de inclinação do escoamento em relação ao plano horizontal de 45°, 90°, 270° e 315° e potências de aquecimento de até 70 W. Os dados experimentais foram analisados e os comportamentos observados discutidos a partir de imagens do escoamento obtidas com uma câmera de alta velocidade. De forma geral, constatou-se que a orientação pode influenciar o coeficiente de transferência de calor e a perda de pressão, no entanto efeitos gravitacionais mostraram-se significativos apenas em condições de velocidades mássicas e fluxo de calor reduzidos. Coeficientes de transferência de calor superiores ocorreram para o escoamento vertical ascendente com valores de até 22 kW/m²K, para um superaquecimento da parede de apenas 22°C e um gradiente de pressão de 380 kPa/m. Com base em um fator de intensificação verificou-se que em valores reduzidos da velocidade mássica e fluxo de calor, escoamentos ascendentes apresentam desempenho superior ao horizontal, enquanto escoamentos descendentes desempenho inferior. De maneira geral, conclui-se que o dissipador avaliado é adequado para operar em inclinações distintas da horizontal, sem que isso implique em alterações significativas do seu desempenho termo-hidráulico.

The present study reports an experimental investigation on the effects of flow orientation on convective boiling in a heat sink composed of open microchannels with a Dual-V geometry combined to a tapered manifold. The study motivation comes from the substantial heat transfer enhancement with reduced pressured drop penalty observed in previous studies at EESC-USP and RTI for the same heat sink geometry under horizontal flow conditions. Therefore, this study is within the context of thermal management applications for which flow direction can vary significantly, such as in the aerospace industry and photovoltaic panels. Heat transfer coefficient and pressure drop results were obtained for HFO-1336mzz(Z), mass velocities from 100 to 600 kg/m²s, inclination angles relative to the horizontal plane of 45°, 90°, 270° and 315° and heating powers up to 70 W. The experimental data were analyzed, and the observed behaviors were discussed based on flow images captured with a high-speed camera. Overall, it was found that flow orientation influences both heat transfer coefficient and pressure drop, however, gravitational effects were significant only under conditions of reduced mass velocities and heat fluxes. Higher heat transfer coefficients were observed for upward vertical flow, reaching values of up to 22 kW/m²K, for a wall superheating of only 22°C and a pressure gradient of 380 kPa/m. Furthermore, based in an enhancement factor, it was found that at reduced mass velocity and heat flux conditions, upward flows exhibited superior performance compared to horizontal flows, while downward flows exhibited inferior performance. In general, it is concluded that the evaluated heat sink geometry is suitable for operation at orientations other than horizontal, without implying substantial variation of its thermohydraulic performance.