Estabilização, caracterização e transferência de calor de nanofluidos : Stabilization, characterization and heat transfer of nanofluids

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Freitas, Samuel Scarassatti, 1985-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1639622
Resumo: Orientadores: Vivaldo Silveira Júnior, José Maria Saíz Jabardo
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Este trabalho objetiva a caracterização da estabilidade e das propriedades de transporte de nanofluidos em água e em solução de propilenoglicol, bem como o estudo da transferência de calor de nanofluidos produzidos com solução anti-congelante de propilenoglicol em água para utilização em sistemas de refrigeração. Inicialmente realizou-se um estudo sobre a estabilidade de diferentes nanopartículas em suspensões de água e propilenoglicol puros e, posteriormente, nas soluções de propilenoglicol com 50 % m/m. Nas suspensões aquosas, foram caracterizados apenas os nanofluidos com nanotubos de carbono, Multi walled Carbon Nanotubes (MWCNT), e nanotubos de carbono funcionalizados com grupo COOH, (COOH-MWCNT). Já nas suspensões em propilenoglicol (PG) e solução anticongelante (SaC) foi possível o estudo detalhado dos nanofluidos produzidos com ZnO, Al2O3, TiO2, MWCNT e COO-MWCNT em diferentes tempos de sonicação. Nas suspensões aquosas, três diferentes nanofluidos foram estudados: 1) Dispersão de MWCNT em solução de Goma arábica; 2) Dispersão de MWCNT em solução de triton X-100 e 3) Dispersão de COOH-MWCNT (nanotubos de carbono funcionaliados) em solução aquosa. No estudo da transferência de calor para resfriamentos com trocadores de calor de tubos concênctricos e a placas, utilizou-se nanofluidos de COOH-MWCNT em solução anticongelante (SaC). Em ambos trocadores de calor, o aumento da vazão de água (fluido quente) e a redução da temperatura do fluido frio, evidenciam o aumento da transferência de calor com o nanofluido. O aumento do diferencial de temperatura entre os fluidos diminui a transferência de calor quando usado o nanofluido, devido ao maior aumento que ocorre na razão entre as viscosidades do nanoluido em relação ao fluido base em altas temperaturas. Os valores experimentais mostraram aumentos na transferência de calor entre 10 e 70 % nos trocadores de calor a placas e entre 10 e 100 % nos trocadores de calor de tubos concêntricos, justificando sua utilização em processos para resfriamentoAbstract: Nanofluids can represent an important contribution to the improvement of heat transfer, however, their applicability, and the understanding of their properties still require experimental studies. This work aims to characterize the stability and transport properties of nanofluids in water and in propylene glycol solution, as well as the study of the heat transfer of nanofluids produced with antifreeze solution of propylene glycol in water for use in refrigeration systems. Initially, it was carried out a study on the stability of different nanoparticles in pure water and propylene glycol suspensions and, subsequently, in 50 wt% propylene glycol solutions. Only nanofluids with Multi walled Carbon Nanotubes (MWCNT), and carbon nanotubes functionalized with the COOH group, (COOH-MWCNT) were characterized in the aqueous suspensions, while ZnO, Al2O3, TiO2, MWCNT and COO-MWCNT suspensions in propylene glycol (PG) and antifreeze solution (SaC), were characterized. All nanofluids were studied in different sonication times. Three different nanofluids were studied in aqueous suspensions: 1) Dispersion of MWCNT in gum arabic solution; 2) Dispersion of MWCNT in triton X-100 solution and 3) Dispersion of COOH-MWCNT (functionalized carbon nanotubes). For the heat transfer study it was used COOH-MWCNT in an antifreeze solution (SaC). COOH-MWCNT nanofluids with antifreeze solution (SaC) were used in the study of heat transfer with double tube and plate heat exchanger. For both heat exchangers, the increase in the water (hot fluid) flow and the reduction in the temperature of the cold fluid, evidence the increase in heat transfer with the nanofluid. The increase in the temperature differential between the fluids, on the other hand, decreases the heat transfer with nanofluid, due to the greater increase that occurs in the ratio between the viscosities of the nanoluido and that of the base fluid at high temperatures. The experimental values showed significant increases in heat transfer between 10 and 70 % in plate heat exchangers and between 10 and 100 % in concentric tube heat exchangers, which would justify its use in cooling processesDoutoradoEngenharia de AlimentosDoutor em Engenharia de AlimentosCAPES7364/130-0[s.n.]Silveira Júnior, Vivaldo, 1962-Saíz-Jabardo, José MariaTelis Romero, JavierIsmail, Kamal Abdel RadiBerto, Maria IsabelJordan, Rodrigo AparecidoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). 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