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dc.creatorBeicker, Carolina Lau Lins-
dc.date.accessioned2024-09-25T14:09:41Z-
dc.date.available2024-09-25T14:09:41Z-
dc.date.issued2023-12-19-
dc.identifier.citationBEICKER, Carolina Lau Lins. Avaliação experimental do uso de nanofluidos em coletores solares de placa plana modificados para absorção direta. 2023. 188 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43485-
dc.description.abstractThe present work was developed to contribute to the knowledge about the use of nanofluids in solar collectors. The production of nanofluids, the evaluation of the stability of the samples produced and tests on two experimental benches were carried out. The first one was designed to expose nanofluids to solar radiation and investigate parameters of energy absorption and conservation, resulting in the selection of an ideal material and nanoparticles volumetric concentration to use in a solar collector. The second bench was built aiming the use of the previously selected nanofluids as photothermal conversion medium in a reduced scale modified flat plate solar collector for water heating. Nanofluids of graphene, ZnO-Ag, gold and MWCNT in water were tested in the first bench at low volumetric concentrations (between 0.0001 and 0.0300%). Only the gold and MWCNT nanofluids samples remained stable after exposure to solar radiation, presenting a stabilization trend of the specific absorption rate and the stored energy ratio with the concentration increase, indicating the existence of a limit concentration for applications, determined in this work as being 0.0020%(Gold-water) and 0.010%(MWCNT-water). Among the samples tested, MWCNT in water showed greater stability, better results, and lower costs, motivating its selection for tests on the second experimental bench at concentrations of 0.0005%, 0.0008% and 0.0010%. Three collectors were tested simultaneously, the first with a traditional flat absorber plate, the second without the flat plate and with nanofluid added around the heating coil, and the third compound by the flat plate and the nanofluid added around the heating coil. The collectors operating with nanofluids had better performance in the concentration of 0.0010%, presenting average temperature variation (7.19°C and 7.21°C) higher than the traditional model (6.49°C) and similar average efficiencies (0.43, 0.45 e 0.47). On the other hand, the worst performances were observed in tests at intermediate concentration (ϕv=0.0008%), presenting average efficiencies up to 33% lower than the traditional collector. The modified collector that used an absorber surface combined with nanofluids as photothermal conversion medium showed the highest temperature variation averages, however, it was observed in the tests, with all three concentrations, the degradation of the nanofluid samples present in its interior. The traditional collector and the modified one operating only with nanofluids (without flat absorber plate) presented, respectively, the best and worst average efficiencies. Finally, it was concluded that filling the solar collectors with nanofluids implies in greater radiation absorption area, however, it also resulted in lower average efficiencies and in total energy gains that, at most, were equal to those of the traditional model.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectNanofluidospt_BR
dc.subjectNanofluidspt_BR
dc.subjectConversão Fototérmicapt_BR
dc.subjectPhotothermal Conversionpt_BR
dc.subjectColetores Solarespt_BR
dc.subjectSolar Collectorspt_BR
dc.subjectEficiênciapt_BR
dc.subjectEfficiencypt_BR
dc.titleAvaliação experimental do uso de nanofluidos em coletores solares de placa plana modificados para absorção diretapt_BR
dc.title.alternativeExperimental evaluation of the use of nanofluids in flat plate solar collectors modified for direct absorptionpt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Bandarra Filho, Enio Pedone-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8157552858330455pt_BR
dc.contributor.referee1Vedovotto, João Marcelo-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5630598971511798pt_BR
dc.contributor.referee2Guimarães, Gilmar-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8168905928139438pt_BR
dc.contributor.referee3Moreira, José Roberto Simões-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2457667975987644pt_BR
dc.contributor.referee4Passos, Júlio César-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3831776510166569pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/0369070232408769pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoEste trabalho foi desenvolvido com o intuito de contribuir com o conhecimento acerca do uso de nanofluidos em coletores solares. Foi realizada a produção de nanofluidos, a avaliação da estabilidade das amostras produzidas e testes em duas bancadas experimentais. A primeira teve por objetivo expor os nanofluidos à radiação solar e investigar parâmetros de absorção e conservação de energia do processo, resultando na seleção de um material e concentração volumétrica ideal de nanopartículas para aplicação em coletor solar. A segunda bancada foi construída visando a utilização dos nanofluidos selecionados na primeira etapa como meio de conversão fototérmica em um coletor solar de placa plana para aquecimento de água em escala reduzida devidamente modificado para tal aplicação. Foram testados na primeira bancada nanofluidos de grafeno, ZnO-Ag, ouro e MWCNT em água, em baixas concentrações volumétricas (entre 0,0001 e 0,0300%). Apenas as amostras de ouro e MWCNT se mantiveram estáveis após a exposição à radiação solar, apresentando um padrão de estabilização da taxa de absorção específica e da razão de energia armazenada com o aumento da concentração, indicando a existência de uma concentração limite para aplicações, determinada nesse trabalho como sendo 0,0020%(Ouro-água) e 0,010%(MWCNT-água). Dentre as amostras testadas, as de MWCNT em água apresentaram maior estabilidade, melhores resultados e menores custos, tendo sido selecionados para testes na segunda bancada nas concentrações de 0,0005%, 0,0008% e 0,0010%. Três coletores foram testados simultaneamente, um tradicional de placa plana, um cuja placa de aquecimento foi removida e adicionado nanofluido ao redor da serpentina de aquecimento, e o terceiro, mantida a placa absorvedora e adicionado nanofluido. Os coletores com nanofluidos tiveram melhor desempenho na concentração de 0,0010%, apresentando médias de variação de temperatura (7,19°C e 7,21°C) superiores às do coletor tradicional (6,49°C) e eficiências médias equiparáveis (0,43, 0,45 e 0,47). Por outro lado, os piores desempenhos foram observados nos testes na concentração intermediária (ϕv=0,0008%), com eficiências médias até 33% inferiores a do coletor tradicional. O coletor modificado que usava como meio de conversão fototérmica nanofluidos em conjunto com a placa absorvedora apresentou as maiores médias de variação de temperatura, no entanto, foi observado em todas as concentrações, a degradação das amostras de nanofluido presente em seu interior. O coletor tradicional e o modificado que operava apenas com nanofluidos (sem placa absorvedora, apenas serpentina) apresentaram, respectivamente, as melhores e piores eficiências médias. Por fim, concluiu-se que o preenchimento dos coletores solares com nanofluidos implica em uma maior área de absorção da radiação, no entanto, resultou em menores eficiências médias e em ganhos totais de energia que, no máximo, se equipararam aos do modelo tradicional.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânicapt_BR
dc.sizeorduration188pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA::APROVEITAMENTO DA ENERGIApt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2024.5pt_BR
dc.orcid.putcode168311861-
dc.crossref.doibatchid55984a00-6793-4f2f-bd6d-08954d5305cf-
dc.subject.autorizadoEngenharia mecânicapt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 13. Ação contra a mudança global do clima - Tomar medidas urgentes para combater a mudança climática e seus impactos.pt_BR
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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