Publicação: Avaliação do desempenho de coletores solares utilizando nanofluidos de grafeno em água destilada
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
O presente trabalho aborda experimentalmente o uso de nanofluidos de grafeno em água
destilada em coletores solares de placa plana. Os nanofluidos avaliados foram produzidos nas
concentrações volumétricas de 5 ppm, 10 ppm e 20 ppm. Foi construída e instrumentada uma
bancada experimental com três coletores solares para aquecimento de água atuando nas
condições: coletor de placa plana tradicional, coletor sem placa absorvedora e com uso de
nanofluido como meio de absorção, e coletor com placa absorvedora e com uso de nanofluido.
Os testes foram realizados em três etapas avaliando cada concentração à exposição solar por 5
dias consecutivos. Os resultados mostraram maiores temperaturas de saída e de variação de
temperatura na condição de ação conjunta placa absorvedora e nanofluido, garantindo um
aumento na variação de temperatura de até 8,44 % em comparação ao coletor tradicional. Para
este coletor, utilizando o nanofluido na concentração de 5 ppm, foi verificada a maior eficiência,
com máximo de 45,10%, as demais concentrações não mostraram-se vantajosas em relação ao
coletor tradicional. A condição com uso apenas do nanofluido não apresentou ganhos em
relação ao coletor tradicional, indicando dessa forma que a remoção da placa absorvedora para
substituição pelo nanofluido não foi viável. Considerando a avaliação da estabilidade foi
identificada sua diminuição com o aumento da concentração, obtendo neste estudo o nanofluido
de 20 ppm com pior estabilidade, por inspeção visual, notando-se a maior formação e deposição
de aglomerados de nanopartículas, além dos resultados de absorbância mostrarem redução de
até 96,32 % após exposição à radiação solar, em comparação a amostra inicial.
Abstract
This work experimentally approaches the use of graphene nanofluids in distilled water in flat
plate solar collectors. The evaluated nanofluids were produced in volumetric concentrations of
5 ppm, 10 ppm and 20 ppm. An experimental bench was built and instrumented with three solar
collectors for heating water operating under the conditions: traditional flat plate collector,
collector without absorber plate and using nanofluid as an absorption medium, and collector
with absorber plate and using nanofluid. The tests were carried out in three stages, evaluating
each concentration to sun exposure for 5 consecutive days. The results showed higher outlet
temperatures and temperature variation in the joint action condition absorber plate and
nanofluid, ensuring an increase in temperature variation of up to 8.44% compared to the
traditional collector. For this collector, using the nanofluid at a concentration of 5 ppm, the
highest efficiency was verified, with a maximum of 45.10%, the other concentrations did not
prove to be advantageous in relation to the traditional collector. The condition using only the
nanofluid did not show gains in relation to the traditional collector, thus indicating that
removing the absorber plate to replace it with the nanofluid was not viable. Considering the
stability assessment, its decrease was identified with increasing concentration, obtaining in this
study the 20 ppm nanofluid with the worst stability, by visual inspection, noting the greater
formation and deposition of nanoparticle agglomerates, in addition to the absorbance results
showing reduction of up to 96.32% after exposure to solar radiation, compared to the initial
sample.
Palavras-chave
nanofluidos, nanofluids, coletor solar, solar collector, grafeno, graphene
Citação
SANTOS, Gabriela Soares. Avaliação do desempenho de coletores solares utilizando nanofluidos de
grafeno em água destilada. 2023. 135 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.83
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