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ORCID:  http://orcid.org/0009-0005-1395-3147
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Aplicação de nanopartículas de grafeno como aditivo de lubrificante POE em um sistema de refrigeração
Alternate title (s): Application of graphene nanoparticles as a POE lubricant additive in a refrigeration system
Author: Macedo, Izaaque Aniceto
First Advisor: Borges, Valério Luiz
First member of the Committee: Gómez, Luben Cabezas
Second member of the Committee: Carvalho, Solidonio Rodrigues de
Summary: O presente trabalho aborda a aplicação de nanolubrificantes à base de grafeno em sistemas de refrigeração, com o objetivo de avaliar os principais efeitos provocados por sua utilização. Para isto foi desenvolvido uma bancada experimental de refrigeração que projetada para minimizar interferências de fatores externos, aplicando técnicas e equipamentos que possam mitigar esses efeitos. Entre as medidas adotadas, destacam-se aplicação de trocadores de placas nos evaporadores e condensadores, a implementação de um sistema secundário de controle de cargas térmicas, isolamento térmico, aplicação de sensores de temperatura, aplicação de sistema de controle. Tendo como propósito central o foco nos parâmetros como capacidade de refrigeração do sistema, a potência consumida pelo compressor, o coeficiente de desempenho (COP), as temperaturas de descarga, superficial e cárter do compressor, sob a aplicação de nanolubrificantes de grafeno nas concentrações mássicas de 0,005%, 0,01%, 0,05% e 0,1%. Foram realizados teste com fluido refrigerante R290, variando-se a temperatura de evaporação entre -10 °C e 5 °C, a temperatura de condensação entre 30 °C e 50 °C, e com um superaquecimento fixo de 10 K. Além disso, foram realizados ensaios laboratoriais das propriedades termofísicas dos nanolubrificante de grafeno, como massa específica, viscosidade e condutividade térmica. Por meio dos resultados obtidos, foi possível concluir que, em determinadas condições, a utilização de nanolubrificantes promoveu aumentos na capacidade de refrigeração e no coeficiente de desempenho, além de reduções na potência consumida. Também foram observados, em algumas situações, aumentos nas temperaturas de descarga e superficial do compressor, bem como reduções na temperatura do cárter.
Abstract: This study investigates the application of graphene-based nanolubricants in refrigeration systems, aiming to assess their primary effects on system performance. To achieve this, a dedicated experimental refrigeration bench was developed, specifically designed to minimize external interferences by incorporating advanced techniques and components to mitigate such influences. Key features include the use of plate heat exchangers for both evaporators and condensers, the integration of a secondary thermal load control system, thermal insulation, temperature sensors, and an automated control system. The experimental analysis focused on critical performance parameters, including cooling capacity, compressor power consumption, coefficient of performance (COP), discharge temperature, compressor shell surface temperature, and oil sump (crankcase) temperature. Graphene nanolubricants were tested at mass concentrations of 0.005%, 0.01%, 0.05%, and 0.1%, using R290 refrigerant under varying operating conditions: evaporation temperatures from -10 °C to 5 °C, condensation temperatures from 30 °C to 50 °C, and a fixed superheat of 10 K. In addition, the thermophysical properties of the graphene nanolubricants, such as density, viscosity, and thermal conductivity, were characterized through laboratory testing. The results show that, under certain conditions, the use of nanolubricants led to increases in cooling capacity and coefficient of performance, as well as reductions in power consumption. In some situations, increases in compressor discharge and surface temperatures, as well as reductions in crankcase temperature, were also observed.
Keywords: Nanolubrificantes
Nanolubricants
Nanopartículas de Grafeno
Graphene Nanoparticles
Compressor
Compressor
Sistema de Refrigeração
Refrigeration System
COP
Engenharia mecânica
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::TRANSFERENCIA DE CALOR
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
Subject: Engenharia mecânica
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: MACEDO, Izaaque Aniceto. Aplicação de nanopartículas de grafeno como aditivo de lubrificante POE em um sistema de refrigeração. 2025. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.470.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.470
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46677
Date of defense: 10-Jul-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 17. Parcerias e meios de implementação - Fortalecer os meios de implementação e revitalizar a parceria global para o desenvolvimento sustentável.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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