Síntese e caracterização de nanofluidos para aplicação em sistemas térmicos

Oliveira, Letícia Raquel de

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21077

Document type:	Tese
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Síntese e caracterização de nanofluidos para aplicação em sistemas térmicos
Alternate title (s):	Synthesis and characterization of nanofluids for application in thermal syntems
Author:	Oliveira, Letícia Raquel de
First Advisor:	Bandarra Filho, Enio Pedone
First member of the Committee:	Santos, Daniel Dall'Onder dos
Second member of the Committee:	Souza, Francisco José de
Third member of the Committee:	Titotto, Sílvia Lenyra Meirelles Campos
Fourth member of the Committee:	Parise, José Alberto dos Reis
Summary:	Este trabalho teve por objetivo estudar a síntese e caracterização das propriedades termofís icas de variados tipos de nanofluidos visando avaliar sua aplicação em sistemas de troca térmica. Para isso, foram produzidos e estudados nanofluidos de base aquosa, base óleo e base etilenoglicol, contendo seis tipos de nanopartículas: TiO2, Ag, Cu, MWCNT, Diamante e grafeno. Ainda foram produzidas nanopartículas híbridas (Diamante-Níquel, MWCNT-Ag, grafeno-Ag) e de superfície funcionalizadas MWCNT-COOH, Di-COOH e TiO2-PVA. Para a caracterização estrutural das nanoparticulas foram utilizadas as técnicas de difração de raios X (DRX), espectroscopia Raman e infravermelho (FTIR), além de imagens de microsco pia eletrônica de transmissão (MET) e de varredura (MEV). A síntese dos nanofluidos consistiu na aplicação do método de “dois passos”, sendo utilizados os processos de sonicação via ultrassom e homogeneização a alta pressão para dispersar as nanopartículas nos fluidos de base. Foram utilizadas concentrações volumétricas variando de 0,00125% a 0,1%, e concentrações mássicas de 0,05 a 1,0 wt%. As propriedades termofísicas (condutividade térmica, viscosidade dinâmica e massa específica) foram medidas experimentalmente, numa faixa de temperatura de 10° a 60°C, e observado um aumento tanto da condutividade térmica quanto da viscosidade com o aumento da fração volumétrica de nanopartículas e da temperatura. A estabilidade dos nanofluidos foi avaliada pelo método da observação da sedimentação. Em geral, os nanofluidos sem estabilizantes se mantiveram estáveis por algumas semanas. Os resultados experimenta is, obtidos para condutividade térmica, revelaram um aumento máximo de 10,67% para nanofluidos de diamante em óleo mineral com ácido oleico como agente estabilizante. O incremento máximo na viscosidade foi obtido para nanofluidos de MWCNT, sendo 1,6 vezes maior que a viscosidade da água. Os resultados, de condutividade térmica, viscosidade e massa específica, ainda foram comparados com os clássicos modelos da literatura. Assim, o estudos da síntese e caracterização de nanofluidos revelou um aumento da condutividade térmica com a dispersão de nanoparticulas, sendo uma alternativa promissora como fluidos aplicados em processos de trocas térmicas visando a intensificação da transferência.
Abstract:	The goals of this work were to study the synthesis and characterization of the thermophys ical properties of various types of nanofluids in order to evaluate their application in thermal exchange systems. For this, nanofluids of aqueous base, base oil and ethylene glycol base were prepared and studied, containing six types of nanoparticles: TiO2, Ag, Cu, MWCNT, diamond and graphene. Hybrid nanoparticles (Diamond-Nickel, MWCNT-Ag, graphene-Ag) and functionalized surface MWCNT-COOH, Di-COOH and TiO2-PVA were also produced. For the structural characterization of the nanoparticles, X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and infrared (FTIR) techniques were used, as well as transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) images. The synthesis of the nanofluids consisted of the application of the "two-step" method, using sonication processes and high pressure homogenization to disperse the nanoparticles, using volumet r ic concentrations ranging from 0.00125% to 0.1%, and mass concentrations of 0.05 to 1.0 wt%, in base fluids. The thermophysical properties (thermal conductivity and viscosity) were measured experimentally in a temperature range of 10° to 60° C and an increase in both the thermal conductivity and the viscosity were observed with the increase in the volumet r ic fraction of nanoparticles and with the temperature. The stability of the nanofluids was evaluated by the sedimentation observation method. In general, nanofluids without stabilizers remained stable for a few weeks. The experimental results, obtained for thermal conductivity, revealed a maximum increase of 10.67% for diamond nanofluids in mineral oil with oleic acid as stabilizing agent. The maximum increase in viscosity was obtained for nanofluidos of MWCNT, being 1.6 times greater than the viscosity of the water. The results, of thermal conductivity, viscosity and specific mass, were still compared with the classic models of the literature. Thus, the studies of the synthesis and characterization of nanofluids revealed an increase of the thermal conductivity with the dispersion of nanoparticles being a promising alternative as fluids applied in processes of thermal changes.
Keywords:	Nanofluidos Nanofluids Condutividade térmica Viscosidade Estabilidade Thermal conductivity Thermal conductivity Viscosity Stability
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language:	por
Country:	Brasil
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote:	OLIVEIRA, Letícia Raquel de. Síntese e Caracterização de Nanofluidos para aplicação em sistemas térmicos - Uberlândia. 2018. 250 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018.
Document identifier:	http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.753
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21077
Date of defense:	22-Mar-2018
Appears in Collections:	TESE - Engenharia Mecânica

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