Avaliação experimental do desempenho termohidráulico de nanofluidos de grafeno em um sistema de arrefecimento automotivo
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Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFU |
Texto Completo: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19838 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.317 |
Resumo: | This work presents an experimental investigation of the thermal-hydraulic performance of water-based ethylene glycol nanofluids with a volumetric concentration (50% vol.) in automotive radiators. The tests were performed on a modified experimental workbench and adapted to simulate the working conditions of a real automotive cooling system. Nanofluids were prepared at three different volumetric concentrations (0.01, 0.05 and 0.1%). Thermophysical properties such as thermal conductivity, viscosity and density were measured experimentally and compared to models found in the literature. The test section was divided into two working circuits, hot circuit (cooling fluid) and air circuit. In the hot circuit, the mass flow rate varied between 0.08 and 0.11 kg/s, presenting a laminar flow regime and the inlet temperature ranged from 55 to 85 °C. For the air circuit, the temperature of the incident air on the radiator remained constant at 25 °C for all tests. The air velocity was maintained constant at 2.1, 2.4 and 2.8 m/s. From the calculated parameters such as heat transfer rate, global heat transfer coefficient and pumping power, an analysis was conducted of the thermal-hydraulic performance of nanofluids for their possible use as cooling fluid with improved thermophysical properties. The results for thermophysical properties showed an increase of 9.2% in the thermal conductivity for nanofluids with higher concentration as well as the viscosity and density increased 13.5 and 0.55%, respectively. In terms of thermal-hydraulic performance, the results showed a reduction of 2% in average for the highest concentration tested. The heat transfer rate of the nanofluids was 9.6% lower than the base fluid for ^=0.05% vol, and 3.37% lower for ^=0.10% vol. Finally, the pumping power for the nanofluids increased 2%, in average, compared to the base fluid. |
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Avaliação experimental do desempenho termohidráulico de nanofluidos de grafeno em um sistema de arrefecimento automotivoExperimental thermal-hydraulic performance evaluation of nanofluido graphene in automotive cooling systemEngenharia mecânicaGrafenoNanofluidosCalor - TransmissãoDesempenho termo-hidráulicoRadiador automotivoTransferência de calorThermal-hydraulic performanceGrapheneNanofluidAutomotive radiatorHeat transferCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAThis work presents an experimental investigation of the thermal-hydraulic performance of water-based ethylene glycol nanofluids with a volumetric concentration (50% vol.) in automotive radiators. The tests were performed on a modified experimental workbench and adapted to simulate the working conditions of a real automotive cooling system. Nanofluids were prepared at three different volumetric concentrations (0.01, 0.05 and 0.1%). Thermophysical properties such as thermal conductivity, viscosity and density were measured experimentally and compared to models found in the literature. The test section was divided into two working circuits, hot circuit (cooling fluid) and air circuit. In the hot circuit, the mass flow rate varied between 0.08 and 0.11 kg/s, presenting a laminar flow regime and the inlet temperature ranged from 55 to 85 °C. For the air circuit, the temperature of the incident air on the radiator remained constant at 25 °C for all tests. The air velocity was maintained constant at 2.1, 2.4 and 2.8 m/s. From the calculated parameters such as heat transfer rate, global heat transfer coefficient and pumping power, an analysis was conducted of the thermal-hydraulic performance of nanofluids for their possible use as cooling fluid with improved thermophysical properties. The results for thermophysical properties showed an increase of 9.2% in the thermal conductivity for nanofluids with higher concentration as well as the viscosity and density increased 13.5 and 0.55%, respectively. In terms of thermal-hydraulic performance, the results showed a reduction of 2% in average for the highest concentration tested. The heat transfer rate of the nanofluids was 9.6% lower than the base fluid for ^=0.05% vol, and 3.37% lower for ^=0.10% vol. Finally, the pumping power for the nanofluids increased 2%, in average, compared to the base fluid.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas GeraisDissertação (Mestrado)Este trabalho apresenta uma investigação experimental do desempenho termo- hidráulico do nanofluidos de grafeno a base de água (H2O) e etilenoglicol (EG) com uma concentração volumétrica (50% vol.) em radiadores automotivos. Os testes foram realizados em uma bancada experimental modificada e adaptada para simular as condições de trabalho de um sistema de arrefecimento automotivo real. Nanofluidos foram preparados em três concentrações volumétricas (0,01; 0,05 e 0,1%) e suas propriedades termofísicas como condutividade térmica, viscosidade e densidade foram medidas experimentalmente e comparadas com os principais modelos encontrados na literatura. A seção de testes foi dividida em dois circuitos de trabalho, um circuito quente (para o fluido de arrefecimento) e o circuito de ar. No circuito quente a vazão mássica do fluido variou entre 0,08 e 0,11 kg/s, apresentando regime de escoamento laminar e a temperatura de entrada variou na faixa de 55 até 85 °C. Para o circuito de ar a temperatura do mesmo incidente no radiador manteve-se constante em 25 °C para todos os testes. A velocidade do ar foi mantida constante em 2,1, 2,4 e 2,8 m/s. A partir de parâmetros calculados como taxa de transferência de calor, coeficiente global de transferência de calor e potência de bombeamento foi realizada uma análise do desempenho termo- hidráulico de nanofluidos para sua possível utilização como fluido de arrefecimento com propriedades termofísicas melhoradas. Os resultados para as propriedades termofísicas mostraram um incremento de 9,2% na condutividade térmica para os nanofluidos de maior concentração, assim como aumentos na viscosidade e densidade de 13,5 e 0,55% respectivamente. Já para os parâmetros de desempenho termo-hidráulico, os resultados mostraram uma diminuição média de 2% para a maior concentração. A taxa de transferência de calor dos nanofluidos reduziu, em média, 9,6% para a amostra com ^=0,05% vol, e 3,37% para a amostra com ^=0,10% vol. Finalmente, a potência de bombeamento para os nanofluidos apresentaram incrementos, em média 2% quando comparados com o fluido base.Universidade Federal de UberlândiaBrasilPrograma de Pós-graduação em Engenharia MecânicaBandarra Filho, Enio Pedonehttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4702556U9Santos, Daniel Dall'Onder doshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4255013Z6Schneider, Paulo Smithhttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4782263A6Cárdenas Contreras, Edwin Martin2017-10-31T11:47:26Z2017-10-31T11:47:26Z2017-04-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCARDENAS CONTRERAS, Edwin Martin. Avaliação experimental do desempenho termohidráulico de nanofluidos de grafeno em um sistema de arrefecimento automotivo. 2017. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.317https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19838http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.317porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFUinstname:Universidade Federal de Uberlândia (UFU)instacron:UFU2020-03-24T22:26:17Zoai:repositorio.ufu.br:123456789/19838Repositório InstitucionalONGhttp://repositorio.ufu.br/oai/requestdiinf@dirbi.ufu.bropendoar:2020-03-24T22:26:17Repositório Institucional da UFU - Universidade Federal de Uberlândia (UFU)false |
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This work presents an experimental investigation of the thermal-hydraulic performance of water-based ethylene glycol nanofluids with a volumetric concentration (50% vol.) in automotive radiators. The tests were performed on a modified experimental workbench and adapted to simulate the working conditions of a real automotive cooling system. Nanofluids were prepared at three different volumetric concentrations (0.01, 0.05 and 0.1%). Thermophysical properties such as thermal conductivity, viscosity and density were measured experimentally and compared to models found in the literature. The test section was divided into two working circuits, hot circuit (cooling fluid) and air circuit. In the hot circuit, the mass flow rate varied between 0.08 and 0.11 kg/s, presenting a laminar flow regime and the inlet temperature ranged from 55 to 85 °C. For the air circuit, the temperature of the incident air on the radiator remained constant at 25 °C for all tests. The air velocity was maintained constant at 2.1, 2.4 and 2.8 m/s. From the calculated parameters such as heat transfer rate, global heat transfer coefficient and pumping power, an analysis was conducted of the thermal-hydraulic performance of nanofluids for their possible use as cooling fluid with improved thermophysical properties. The results for thermophysical properties showed an increase of 9.2% in the thermal conductivity for nanofluids with higher concentration as well as the viscosity and density increased 13.5 and 0.55%, respectively. In terms of thermal-hydraulic performance, the results showed a reduction of 2% in average for the highest concentration tested. The heat transfer rate of the nanofluids was 9.6% lower than the base fluid for ^=0.05% vol, and 3.37% lower for ^=0.10% vol. Finally, the pumping power for the nanofluids increased 2%, in average, compared to the base fluid. |
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CARDENAS CONTRERAS, Edwin Martin. Avaliação experimental do desempenho termohidráulico de nanofluidos de grafeno em um sistema de arrefecimento automotivo. 2017. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.317 https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19838 http://doi.org/10.14393/ufu.di.2017.317 |
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