Nanofluids for heat exchanger improvement: a numerical approach

• Autor(a) principal: Freitas, Sylvio Michael Olim de
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/9885
• topic: Engenharia mecânica; Nanotubos de carbono; Nanofluídos; Permutadores de calor; Transmissão de calor

No panorama industrial, as últimas décadas ficaram marcadas pelo aparecimento do conceito de sustentabilidade, consequência da crescente escassez de recursos e o desaparecimento de ecossistemas. Os resultados da poluição excessiva têm sido notórios, como o buraco do ozono ou a intensificação de fenómenos meteorológicos adversos comprovam. Cientes da aproximação a um ponto de irreversibilidade, governos e indústrias perseguem o objectivo comum de proteger o ambiente e racionalizar consumos energéticos, com vista a garantir a sobrevivência das gerações futuras. Permutadores de calor desempenham um papel fundamental no aquecimento, arrefecimento e recuperação energética, tendo também sido alvo da implementação de medidas que promovem o aumento da sua eficiência com vista a contribuir para a sustentabilidade dos sistemas térmicos nos quais operam. A principal limitação dos actuais permutadores é o baixo desempenho calorífico dos fluidos operantes tipicamente empregues, como óleo, glicóis ou água. De forma a preencher esta lacuna, surgiram recentemente os nanofluidos, suspensões de nanopartículas, possuidores de melhores propriedades de transferência de calor, em fluidos comuns. Estes revelam aumentos substanciais no desempenho, permitindo antever um aumento da eficiência dos dispositivos quando aplicado. De momento, o desconhecimento dos parâmetros mais influentes para a transferência anómala de calor, está a restringir a sua aplicabilidade industrial. Para o estudo da transferência de calor, por convecção, de um nanofluido, composto por água destilada e nanotubos de carbono, um modelo numérico é proposto e validado com base em dados experimentais. As propriedades mais relevantes dos fluidos em estudos desta natureza, o coeficiente de convecção e o número de Nusselt, são obtidos através da análise ao escoamento no interior de um tubo aquecido (aço inox). Os dados obtidos para o nanofluido são posteriormente comparados aos valores correspondentes para a água destilada e às correlações teóricas comuns. Propõe-se, adicionalmente, o estudo e debate do contributo de alguns dos mecanismos comuns à transferência de calor, por intermédio de testes paramétricos individuais.