Avaliação experimental do desempenho térmico de termossifões com nanofluido como fluido de trabalho

• Autor(a) principal: Stremel, Gedley Kunan
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16295
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Calor - Transmissão; Permutadores térmicos; Tubos de calor; Nanotecnologia; Heat - Transmission; Heat exchangers; Heat pipes; Nanotechnology

Termossifões são dispositivos passivos utilizados na intensificação da transferência de calor operando em ciclo bifásico. Estes dispositivos são capazes de transferir grandes quantidades de energia térmica por meio da transferência de calor, mesmo com pequenos gradientes de temperatura. No setor industrial suas aplicações são em regeneradores de calor, aquecedores de ar de combustão, trocadores de calor, coletores solares, entre outros. Os termossifões são compostos de três regiões, sendo elas, o evaporador, a região adiabática e o condensador, cada uma com suas respectivas funções. O objetivo deste trabalho foi analisar experimentalmente a influência da utilização de nanofluido a base de ouro, na função de aumentar a condutividade térmica do termossifão, comparando seu desempenho com a água deionizada, além de estudar qual concentração do nanofluido apresentou melhor desempenho térmico. Também foi objetivo do trabalho avaliar a melhor inclinação de trabalho do termossifão. Foram confeccionados três termossifões a partir de um tubo de cobre, com 9,45 mm de diâmetro externo, e 7,75 mm de diâmetro interno, onde seu comprimento foi de 200 mm, caracterizando-se pelo evaporador com 80 mm, a região adiabática com 20 mm e o condensador com 100 mm. Os fluidos de trabalho utilizados foram água deionizada e nanofluido de ouro em concentrações de 10% e 20% em água, onde a razão de preenchimento dos termossifões foi de 40% do volume total do evaporador. O aquecimento do evaporador se deu por uma diferença de potencial aplicada a uma fita de liga níquel-cromo e o resfriamento se deu pela convecção forçada a ar. Os testes foram realizados nas posições vertical e 45º, com cargas térmicas aumentando de 5W até a potência máxima de cada fluido de trabalho e diminuindo, consecutivamente, as cargas até a 5W novamente. A partir do resultado, verificou-se que todos os termossifões apresentaram o comportamento adequado, além de constatar a potencialidade destes dispositivos. Também foi constatado que o nanofluido, aplicado ao termossifão como intensificador da condutividade térmica, apresentou valores superiores aos da água deionizada, e que a concentração de 20% possui os melhores valores, cerca de 238% melhores quando comparado à resistência térmica do dispositivo carregado com água. Com relação à inclinação, foi notado que a de 45º obteve os melhores de resistência térmica.