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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Análise experimental do desempenho termo-hidráulico de nanofluidos de nanotubos de carbono em escoamento monofásico
metadata.dc.creator: Hoffmann, Antonio Remi Kieling
metadata.dc.contributor.advisor1: Bandarra Filho, Enio Pedone
metadata.dc.contributor.referee1: Steffen Júnior, Valder
metadata.dc.contributor.referee2: Parise, José Alberto dos Reis
metadata.dc.contributor.referee3: Passos, Júlio César
metadata.dc.contributor.referee4: Ribatski, Gherhardt
metadata.dc.description.resumo: A presente pesquisa trata de um estudo experimental da transferência de calor por convecção e da perda de carga de nanofluidos de nanotubos de carbono à base de água (NTCs/H2O) em escoamento monofásico turbulento no interior de tubo reto e horizontal. Para tanto, foi desenvolvido um equipamento experimental cujo componente básico é composto por um tubo horizontal, aquecido por intermédio de uma resistência elétrica do tipo fita, aderida à superfície externa do tubo. Os ensaios experimentais foram realizados cobrindo uma ampla faixa de velocidades mássicas de 600 até 3200 kg/s.m2, (número de Reynolds variando de 2300 a 30000), onde preponderam os regimes de transição e turbulento de escoamento. O fluxo específico de calor pela parede do tubo variou entre 10 e 18 kW/m2. Os ensaios foram realizados em três diferentes condições para a temperatura do fluido na entrada da seção de teste, isto é, 10, 15 e 20 C. Além da análise dos parâmetros usuais que afetam a transferência de calor e a perda de carga, o comportamento do nanofluido de NTCs/H2O também foi analisado com o objetivo de verificar os distintos efeitos da razão de aspecto dos nanotubos de carbono, da concentração em massa de nanopartículas na suspensão e da deposição de nanopartículas na parede do tubo. O desempenho termo-hidráulico, relativo ao efeito combinado da transferência de calor e da perda de carga das amostras de nanofluido foi superior quando comparados aos resultados experimentais levantados para a água. Os resultados experimentais levantados para as amostras de nanofluido de nanotubos de carbono à base de água também foram comparados com os valores calculados a partir de correlações especialmente derivadas para nanofluidos. Finalmente, a análise dos resultados experimentais do presente trabalho permitiu a proposição de uma correlação ao para o coeficiente de transferência de calor para nanofluidos, que apresentou desvios bastante reduzidos em relação aos resultados experimentais.
Abstract: The present research deals with an experimental study of the heat transfer and pressure drop of nanofluids composed by carbon nanotubes and distilled water in single-phase flow inside a horizontal straight tube. An experimental bench has been developed and constructed whose the main component was a horizontal brass tube electrically heated by tape resistors wrapped on the external surface. Experimental results have been obtained for a wide range of mass velocities, 600 up to 3200 kg/s.m2, (Reynolds varying from 2300 to 30000) corresponding to the transition and turbulent flow regimes. The specific heat flux varied from 10 to 18 kW/m2. Tests were conducted for three different temperatures at the test section inlet, 10, 15 and 20 C. Other effects on the heat transfer coefficient were also analyzed such as: aspect ratio of the carbon nanotubes; mass concentration and nanoparticle deposition on the wall. The thermal-hydraulic performance obtained for the nanofluid was higher in comparison with distilled water.The experimental results were compared with the leading correlations from the literature. Finally, an empirical correlation for the heat transfer coefficient was proposed, with a very good agreement in relation to the experimental results using nanofluids.
Keywords: Nanofluidos
Nanopartículas
Nanotubos de carbono
Convecção
Transferência de calor
Perda de carga
Nanofluid
Nanoparticle
Carbon nanotubes
Convection
Heat transfer coefficient
Pressure drop
Calor - transmissão
Calor - Convecção
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: HOFFMANN, Antonio Remi Kieling. Análise experimental do desempenho termo-hidráulico de nanofluidos de nanotubos de carbono em escoamento monofásico. 2014. 245 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14752
Issue Date: 10-Feb-2014
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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