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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37312
ORCID: | http://orcid.org/0000-0002-2425-3833 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Estudo experimental do desempenho térmico de trocadores de calor tipo multi microcanais operando com nanofluidos de grafeno |
Alternate title (s): | Experimental study of thermal performance of multi microchannel heat exchangers operating with graphene nanofluids |
Author: | Castrillo, Erick Daniel Rincón |
First Advisor: | Bandarra Filho, Enio Pedone |
First member of the Committee: | Santos, Daniel Dall'Onder dos |
Second member of the Committee: | Parise, José Alberto Reis |
Summary: | O presente trabalho trata da avaliação experimental do desempenho térmico de um trocador de calor multi-microcanais operando com nanofluidos de grafeno, com geometria retangular nos microcanais. Dessa forma, foram analisados experimentalmente nanofluidos de grafeno com o intuito de influenciar as principais variáveis termodinâmicas para ter melhor transferência de calor escoando no interior dos trocadores de calor multi-microcanais. Para tanto, foram produzidas três concentrações em massa de nanopartícula de grafeno disperso em água destilada com valores de Φ: 0,00025%; 0,00075% e 0,00125% wt, respectivamente. O trocador de calor de microcanais foi ensaiado com o fluxo de calor imposto variando entre 7,29 – 51,09 kW/m2, vazão mássica entre 29 – 116 kg/s.m2, temperatura de entrada nos microcanais de 25 e 45°C. Os valores de transferência de calor para o fluido base em regime laminar plenamente desenvolvido foram comparados com modelos clássicos para trocadores de calor de microcanais, sendo a correlação de Shah e London a que apresentou melhor concordância ao comparar com os dados experimentais. A fim de avaliar as propriedades termofísicas das amostras de nanofluidos de grafeno, foram medidas experimentalmente a viscosidade dinâmica, massa específica e condutividade térmica. Os resultados mostraram que o maior incremento médio do coeficiente de transferência de calor registrado tem valor de 25,74% em relação a água destilada para a concentração H2O+Graf_3. No desempenho termo-hidráulico o decremento mais significativo da resistência térmica média foi obtido pela concentração H2O+Graf_3, teve um valor de 0,1748W/°C. Já em relação à perda de carga, foi constatado seu aumento de acordo com a elevação da concentração do nanofluido. |
Abstract: | The present work deals with the experimental evaluation of the thermal performance of a multi-microchannel heat exchanger operating with graphene nanofluids, with rectangular geometry in the microchannels. Thus, graphene nanofluids were experimentally analyzed in order to influence the main thermodynamic variables to have better heat transfer flowing inside the multi-microchannel heat exchangers. For this purpose, three mass concentrations of graphene nanoparticles dispersed in distilled water were produced with values Φ: 0,00025%; 0,00075% and 0,00125% wt, respectively. The microchannel heat exchanger was tested with the imposed heat flux varying between 7,29 – 51,09 kW/m2, mass flow between 29 – 116 kg/s.m2, inlet temperature in the microchannels between 25 and 45°C. The heat transfer values for the base fluid in a fully developed laminar regime were compared with classical models for microchannel heat exchangers, with the Shah and London correlation showing the best agreement when compared with the experimental data. In order to evaluate the thermophysical properties of graphene nanofluid samples, dynamic viscosity, specific mass and thermal conductivity were experimentally measured. The results showed that the highest average increment of the registered heat transfer coefficient has a value of 25,74% in relation to distilled water for the H2O+Graf_3 concentration. In terms of thermo-hydraulic performance, the most significant decrease in average thermal resistance was obtained by the H2O+Graf_3 concentration, which had a value of 0,1748W/°C. In relation to the head loss, it was found to increase according to the increase in the concentration of the nanofluid. |
Keywords: | Trocadores de Calor de Microcanais Multi-Microchannel Heat Exchangers Nanofluidos de Grafeno Graphene Nanofluids Desempenho Térmico Thermal Performance |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA::TERMODINAMICA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR |
Subject: | Engenharia mecânica Permutadores térmicos Mecânica dos fluidos Tratamento térmico Materiais nanoestruturados |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | CASTRILLO, Erick Daniel Rincón. Estudo experimental do desempenho térmico de trocadores de calor tipo multi microcanais operando com nanofluidos de grafeno. 2022. 115 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.7004 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.7004 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37312 |
Date of defense: | 30-Aug-2022 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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