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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-9392-1463
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Avaliação do desempenho de coletores solares utilizando nanofluidos de grafeno em água destilada
Alternate title (s): Performance evaluation of solar collectors using graphene nanofluids in distilled water
Author: Santos, Gabriela Soares
First Advisor: Bandarra Filho, Enio Pedone
First member of the Committee: Carvalho, Solidônio Rodrigues de
Second member of the Committee: Moreira, José Roberto Simões
Summary: 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.
Keywords: nanofluidos
nanofluids
coletor solar
solar collector
grafeno
graphene
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Subject: Engenharia mecânica
Dinâmica dos fluidos
Coletores solares
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: 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
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.83
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37168
Date of defense: 7-Feb-2023
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