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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3777-5833
Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação experimental da transferência de calor e perda de pressão de nanofluidos em escoamento monofásico em dutos
Alternate title (s): Experimental evaluation of the heat transfer and pressure drop of nanofluids in single-phase flow in pipes
Author: Cárdenas Gómez, Abdul Orlando
First Advisor: Bandarra Filho, Enio Pedone
First member of the Committee: Cabezas Gómez, Luben
Second member of the Committee: Santos, Daniel Dall'Onder dos
Third member of the Committee: Guimarães, Gilmar
Fourth member of the Committee: Jabardo, José Maria Saiz
Summary: A presente tese trata de um estudo experimental da transferência de calor e perda de pressão de nanofluidos em escoamento monofásico no interior de tubos. Tais nanofluidos foram produzidos com base em uma mistura água e etileno glicol (H2O:EG 50:50 wt%) e também com óleo térmico OT-100. As nanopartículas utilizadas foram de prata, alumina, nanotubos de carbono e diamante. Uma bancada experimental foi construída e devidamente instrumentada para satisfazer as condições nominais de ensaio estabelecidas. O fluxo de calor uniforme aplicado à superfície do tubo variou entre 10 e 18 kW/m2, a vazão mássica entre 10 e 80 g/s. A temperatura de entrada na seção de testes foi mantida constante em 15 °C, 25 °C e 45 °C. As propriedades termofísicas dos nanofluidos, condutividade, viscosidade e massa especifica foram medidas experimentalmente e seus valores utilizados para a análise da transferência de calor. Em geral, o coeficiente de transferência de calor para nanofluidos apresentou incrementos significativos em comparação ao fluido base. Já os resultados para a queda de pressão de nanofluidos não apresentaram diferenças significativas quando comparados ao fluido base. Modelos para o cálculo da condutividade térmica e viscosidade, além daqueles para transferência de calor e perda de pressão foram propostos, apresentando boa concordância com os resultados experimentais.
Abstract: The present work deals on experimental study of thermal-hydraulic performance of nanofluids in single-phase flow inside tubes. Two different base fluids were used, water and ethylene glycol (50:50% wt) as well as OT-100 thermal oil. Silver, alumina, carbon nanotubes and diamond nanoparticles were dispersed into the base fluid using the two-step method. The tests were performed in single-phase flow, fully developed turbulent regime, inside smooth and horizontal tubes with uniform heat flux applied on the surface. An experimental bench was built and instrumented to guarantee the imposed conditions for the tests. The uniform heat flux was varied from 10 and 18 kW/m2, mass flow rate between 10 and 80 g/s. The inlet temperature was maintained constant in 15 °C, 25 °C e 45 °C. The thermophysical properties, thermal conductivity, viscosity and density were obtained experimentally and its values used to evaluate the heat transfer and pressure drop. In general, the heat transfer coefficient for nanofluids showed significant increments in comparison to the base fluids. The pressure drop for nanofluids was slightly higher or even the same order to those ones obtained by the base fluid. Models were proposed to evaluate the heat transfer coefficient and pressure drop as well as the thermal conductivity and viscosity showing good agreement with the experimental results.
Keywords: Nanofluidos
Nanofluids
Nanopartículas
Nanoparticles
Coeficiente de transferência de calor
Heat transfer coefficient
Queda de pressão
Pressure drop
Condutividade térmica
Thermal conductivity
Viscosidade
Viscosity
Engenharia mecânica
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: CÁRDENAS GÓMEZ, Abdul Orlando. Avaliação experimental da transferência de calor e perda de pressão de nanofluidos em escoamento monofásico em dutos. 2019. 238 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2043.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2043
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/25417
Date of defense: 7-Jun-2019
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