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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Avaliação experimental do desempenho termohidráulico de nanofluidos de grafeno em um sistema de arrefecimento automotivo
Other Titles: Experimental thermal-hydraulic performance evaluation of nanofluido graphene in automotive cooling system
metadata.dc.creator: Cárdenas Contreras, Edwin Martin
metadata.dc.contributor.advisor1: Bandarra Filho, Enio Pedone
metadata.dc.contributor.referee1: Santos, Daniel Dall'Onder dos
metadata.dc.contributor.referee2: Schneider, Paulo Smith
metadata.dc.description.resumo: 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.
Abstract: 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.
Keywords: Engenharia mecânica
Grafeno
Nanofluidos
Calor - Transmissão
Desempenho termo-hidráulico
Radiador automotivo
Transferência de calor
Thermal-hydraulic performance
Graphene
Nanofluid
Automotive radiator
Heat transfer
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: 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.
metadata.dc.identifier.doi: .
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19838
Issue Date: 3-Apr-2017
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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