Submitted by LEONARDO LACHI MANETTI null (leomanetti@hotmail.com) on 2017-03-10T13:30:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Leonardo Manetti_corr_v3.pdf: 4794698 bytes, checksum: df310e85d0c72d7877c1d7566a45ac8c (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-15T17:34:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 manetti_ll_me_ilha.pdf: 4794698 bytes, checksum: df310e85d0c72d7877c1d7566a45ac8c (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-15T17:34:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 manetti_ll_me_ilha.pdf: 4794698 bytes, checksum: df310e85d0c72d7877c1d7566a45ac8c (MD5) Previous issue date: 2017-02-13 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho é apresentado um estudo teórico e experimental da ebulição em piscina utilizando diferentes nanofluidos como fluido de trabalho e em condições saturadas. Inicialmente, uma revisão bibliográfica foi realizada a fim de abranger o estado da arte do presente tema. Um aparato experimental foi construído para o estudo da influência das características da superfície e dos nanofluidos sobre o coeficiente de transferência de calor. Os ensaios de ebulição em piscina foram realizados utilizando água deionizada, para validação do aparato experimental e comparação, e os nanofluidos de Al2O3-Água e Fe2O3-Água (à pressão atmosférica local e à temperatura de saturação) nas concentrações mássicas de 0,029 g/l (baixa concentração) e 0,29 g/l (alta concentração). Foram utilizadas duas diferentes superfícies de aquecimento, uma lisa e outra rugosa, ambas de cobre. Aspectos relacionados a efeitos de interação superfície-nanofluido, tal como o efeito da deposição de nanopartículas na superfície de aquecimento durante a ebulição, foram estudados por meio da análise de dados experimentais e da caracterização das superfícies antes e depois do processo de ebulição. O coeficiente de transferência de calor aumentou para os ensaios utilizando nanofluidos de baixa concentração sobre superfícies lisas. Para superfícies rugosas, os nanofluidos de baixa concentração apresentaram um aumento na transferência de calor para fluxos de até 300 kW/m². Os nanofluidos de alta concentração apresentaram um desempenho inferior aos de baixa concentração. Os diferentes comportamentos são atribuídos às alterações na morfologia da superfície devido à deposição das nanopartículas. A transferência de calor aumentou quando houve um aumento dos raios das cavidades ocasionado pela nanocamada depositada sobre a superfície de aquecimento, como observado para superfícies lisas com nanopartículas depositadas. No entanto, para superfícies rugosas, a deposição das nanopartículas preencheu as cavidades (de maior diâmetro) diminuindo a transferência de calor. Os nanofluidos de alta concentração apresentaram uma maior taxa de deposição quando comparados aos de baixa concentração, o que acarretou em uma maior resistência térmica sobre a superfície e, consequente, decréscimo na transferência de calor. Tal efeito foi ainda maior quando a ebulição foi realizada em ensaios de longa duração. Outro fator que colaborou com o aumento da taxa de deposição é o fluxo de calor aplicado. Nanofluidos colocados em ebulição por longos períodos de tempo e com altos fluxos de calor (>500 kW/m²) apresentaram grande diminuição no coeficiente de transferência de calor. / FAPESP: 2014/19497-5

Orientador: Elaine Maria Cardoso / Resumo: Neste trabalho é apresentado um estudo teórico e experimental da ebulição em piscina utilizando diferentes nanofluidos como fluido de trabalho e em condições saturadas. Inicialmente, uma revisão bibliográfica foi realizada a fim de abranger o estado da arte do presente tema. Um aparato experimental foi construído para o estudo da influência das características da superfície e dos nanofluidos sobre o coeficiente de transferência de calor. Os ensaios de ebulição em piscina foram realizados utilizando água deionizada, para validação do aparato experimental e comparação, e os nanofluidos de Al2O3-Água e Fe2O3-Água (à pressão atmosférica local e à temperatura de saturação) nas concentrações mássicas de 0,029 g/l (baixa concentração) e 0,29 g/l (alta concentração). Foram utilizadas duas diferentes superfícies de aquecimento, uma lisa e outra rugosa, ambas de cobre. Aspectos relacionados a efeitos de interação superfície-nanofluido, tal como o efeito da deposição de nanopartículas na superfície de aquecimento durante a ebulição, foram estudados por meio da análise de dados experimentais e da caracterização das superfícies antes e depois do processo de ebulição. O coeficiente de transferência de calor aumentou para os ensaios utilizando nanofluidos de baixa concentração sobre superfícies lisas. Para superfícies rugosas, os nanofluidos de baixa concentração apresentaram um aumento na transferência de calor para fluxos de até 300 kW/m². Os nanofluidos de alta concentração apresentaram ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

O presente trabalho envolve a análise experimental do efeito da deposição de nanopartículas por meio da ebulição em piscina na molhabilidade e na textura da superfície. Inicialmente, este estudo apresenta uma análise da literatura sobre métodos de avaliação do ângulo de contato, preparo de nanofluidos, procedimentos de avaliação da rugosidade e possíveis efeitos que a deposição de nanopartículas tem sobre a textura da superfície. Verificou-se para as superfícies recobertas com nanopartículas ângulos de contato próximos a zero e comportamento dinâmico para gotas de água depositadas sobre elas. Desta forma, optou-se por avaliar a molhabilidade qualitativamente através da análise da velocidade de espalhamento de uma gota depositada sobre a superfície recoberta. Caracterizou-se também a massa de nanopartículas depositadas, a morfologia e a rugosidade das superfícies. Efetuou-se o recobrimento das superfícies por meio da ebulição em piscina de nanofluidos a base de água deionizada contendo nanopartículas de Al2O3 (10, 20-30 e 40-80 nm), Cu (25 nm) e SiO2 (15 e 80 nm) para concentrações volumétricas de 0,001, 0,01, 0,1 e 0,5%, submetidos a tempos de ebulição de 15, 30, 45 e 180 minutos em superfícies de alumínio e aço inoxidável. Como resultado final deste estudo concluiu-se que a rugosidade superficial e a molhabilidade se elevam com a deposição das nanopartículas. Além disso, a molhabilidade aumenta com o incremento da área da superfície recoberta com aglomerados. / The present study concerns an investigation on the wettability and the surface texture behavior of flat aluminum and stainless steel plates covered with porous thin-films of nanoparticles obtained through pool boiling of nanofluids. Since the contact angle of the obtained surfaces is small and in many cases the deposited droplet exhibits a dynamic behavior, dynamic top-down analyses of spreading droplets were performed. Evaluations were performed of nanoparticles mass deposition on the sample, surface roughness and micro-structural with an SEM (Scanning Electron Microscopy). Experiments were performed for nanofluids containing nanoparticles of Al2O3 (10, 20-30 and 40-80 nm), Cu (25nm) and SiO2 (15 and 80 nm) for volumetric concentrations of 0.001, 0.01, 0.1 and 0.5% for pool boiling time set to 15, 30, 45 and 180 minutes over aluminum and stainless steel plates. As a final result of this study it was found that surface roughness and wettability increase with the deposition of the nanoparticles. In addition, the wettability increases with increasing of the surface area covered with clusters.

O presente trabalho envolve a análise experimental do efeito da deposição de nanopartículas por meio da ebulição em piscina na molhabilidade e na textura da superfície. Inicialmente, este estudo apresenta uma análise da literatura sobre métodos de avaliação do ângulo de contato, preparo de nanofluidos, procedimentos de avaliação da rugosidade e possíveis efeitos que a deposição de nanopartículas tem sobre a textura da superfície. Verificou-se para as superfícies recobertas com nanopartículas ângulos de contato próximos a zero e comportamento dinâmico para gotas de água depositadas sobre elas. Desta forma, optou-se por avaliar a molhabilidade qualitativamente através da análise da velocidade de espalhamento de uma gota depositada sobre a superfície recoberta. Caracterizou-se também a massa de nanopartículas depositadas, a morfologia e a rugosidade das superfícies. Efetuou-se o recobrimento das superfícies por meio da ebulição em piscina de nanofluidos a base de água deionizada contendo nanopartículas de Al2O3 (10, 20-30 e 40-80 nm), Cu (25 nm) e SiO2 (15 e 80 nm) para concentrações volumétricas de 0,001, 0,01, 0,1 e 0,5%, submetidos a tempos de ebulição de 15, 30, 45 e 180 minutos em superfícies de alumínio e aço inoxidável. Como resultado final deste estudo concluiu-se que a rugosidade superficial e a molhabilidade se elevam com a deposição das nanopartículas. Além disso, a molhabilidade aumenta com o incremento da área da superfície recoberta com aglomerados. / The present study concerns an investigation on the wettability and the surface texture behavior of flat aluminum and stainless steel plates covered with porous thin-films of nanoparticles obtained through pool boiling of nanofluids. Since the contact angle of the obtained surfaces is small and in many cases the deposited droplet exhibits a dynamic behavior, dynamic top-down analyses of spreading droplets were performed. Evaluations were performed of nanoparticles mass deposition on the sample, surface roughness and micro-structural with an SEM (Scanning Electron Microscopy). Experiments were performed for nanofluids containing nanoparticles of Al2O3 (10, 20-30 and 40-80 nm), Cu (25nm) and SiO2 (15 and 80 nm) for volumetric concentrations of 0.001, 0.01, 0.1 and 0.5% for pool boiling time set to 15, 30, 45 and 180 minutes over aluminum and stainless steel plates. As a final result of this study it was found that surface roughness and wettability increase with the deposition of the nanoparticles. In addition, the wettability increases with increasing of the surface area covered with clusters.