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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Análise experimental da conversão fototérmica em nanofluidos de ouro e nanotubos de carbono em água
metadata.dc.creator: Beicker, Carolina Lau Lins
metadata.dc.contributor.advisor1: Bandarra Filho, Enio Pedone
metadata.dc.contributor.referee1: Santos, Daniel Dall'Onder dos
metadata.dc.contributor.referee2: Passos, Julio César
metadata.dc.description.resumo: Este trabalho apresenta um estudo experimental do comportamento de nanofluidos de ouro e nanotubos de carbono de paredes múltiplas dispersos em água destilada quando submetidos a condições reais de conversão foto-térmica utilizando-se coletores solares de absorção direta sem concentração. Nanofluidos de ouro e de nanotubos de carbono em baixas concentrações, entre 1 e 40 ppm e 1 e 300 ppm, em volume, respectivamente, foram obtidos por intermédio de dispersão seguida de sonicação das amostras. Um aparato foi construído para exposição simultânea das diferentes concentrações de nanofluidos e seu fluido base à radiação solar. Os resultados indicaram que os nanofluidos estudados possuem excelente capacidade de conversão foto-térmica, mesmo em baixas concentrações. Notou-se uma acentuada mudança na temperatura dos nanofluidos na primeira hora de experiência e um aumento linear da energia total armazenada em função da concentração volumétrica de nanopartículas para as concentrações entre 1 e 10 ppm. Os nanofluidos de nanotubos de carbono com concentrações acima de 10 ppm apresentaram comportamentos de aquecimento muito semelhantes. Para o nanofluido de nanotubos de carbono com concentração de 10 ppm, foi registrado um aumento na temperatura 90% maior que o da água, resultado superior ao apresentado pelo nanofluido de ouro com concentração de 40 ppm (75% superior ao da água). A taxa de absorção específica (“SAR”) apresentou um decréscimo exponencial com o aumento do volume de nanopartículas presente no fluido base. Na análise da razão de energia absorvida (“SER”) os nanofluidos com concentração 40 ppm apresentaram melhores resultados. Após cinco dias de teste os nanofluidos de ouro apresentaram indícios de decantação, enquanto os de nanotubos de carbono permaneceram estáveis. A análise conjunta dos parâmetros estudados indicou a existência de uma concentração ótima, próxima a 40 pmm (ouro) e 10 ppm (nanotubos de carbono), para aplicações solares desses nanofluidos e, em razão do menor custo, maior estabilidade e resultados promissores, os nanotubos de carbono mostraram-se uma alternativa mais viável para tal que as nanopartículas de ouro.
Abstract: The present work experimentally investigated the behavior of Au/Water and MWCNT/Water nanofluids under realistic conditions of photothermal conversion using direct absorption solar collector. Nanofluids (gold and carbon nanotubes) at low volumetric concentrations (1 to 40 ppm and 1 to 300 ppm, respectively) were obtained by sonication process. An apparatus was built for simultaneous exposition of the different concentrations of nanofluids as well as base fluid to the solar radiation without any solar concentration device. The results showed that the nanoparticles have excellent photothermal conversion capability, even at very low concentrations. It also showed a remarkable change in temperature of nanofluids at the first hour of exposition and a linear augmentation in the total storage energy as function of nanoparticle mass for concentrations from 1 to 10 ppm. The heating behavior of carbon nanotube nanofluid with higher concentration (>10ppm) showed to be very similar (both temperature variation and maximum temperature). For 10ppm concentration of carbon nanotubes it was observed an increase of 90% in the temperature in comparison to the pure water, presenting a better result obtained by the 40ppm gold nanofluid (~75% higher). The analysis of specific absorption rate (SAR) showed an exponential decay with the concentration increase. The analysis of the stored energy ratio (SER) showed that the 40ppm volumetric concentration presented better results. After five days of tests, gold nanofluids has shown clear evidences of sedimentation, differently from the behavior presented by the carbon nanotubes nanofluids. The combined analysis of the studied parameters indicates that exists an optimal volumetric concentration, near 40ppm and 10ppm, for solar applications of gold and carbon nanotubes nanofluids. In comparison of nanoparticles nature, the higher stability, lower cost and good results presented by carbon nanotubes indicates that it is a better choice for solar applications under the same conditions presented on this work.
Keywords: Engenharia mecânica
Nanofluidos
Absorção
Nanotubos de carbono
Absorção direta
Conversão foto-térmica
Comparação
Nanofluids
Direct absorption
Photothermal conversion
Comparison
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: BEICKER, Carolina Lau Lins. Análise experimental da conversão fototérmica em nanofluidos de ouro e nanotubos de carbono em água. 2016. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2016.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19451
Issue Date: 5-Sep-2016
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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