Submitted by IGOR SEICHO KIYOMURA null (igorseicho@gmail.com) on 2016-09-12T14:07:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Igor Seicho Kiyomura.pdf: 3224196 bytes, checksum: d71f4ad45145d3dc7f441a0090d3b373 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-09-14T19:13:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 kiyomura_is_me_ilha.pdf: 3224196 bytes, checksum: d71f4ad45145d3dc7f441a0090d3b373 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-14T19:13:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kiyomura_is_me_ilha.pdf: 3224196 bytes, checksum: d71f4ad45145d3dc7f441a0090d3b373 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Nas últimas décadas surgiu a necessidade de dissipar maiores quantidades de energia térmica, fato que acarretou no aumento do número de estudos em ebulição nucleada e convectiva com o objetivo de produzir trocadores de calor cada vez mais eficientes e compactos. A busca de produtos cada vez mais eficientes e compactos e a procura de novas técnicas para melhorar a transferência de calor, garantindo a integridade física do equipamento, continuam crescendo e a tendência é que continuará assim nos próximos anos. Uma das técnicas que está sendo amplamente pesquisada na comunidade cientifica é o uso de nanofluidos. Os nanofluidos foram desenvolvidos com o intuito de melhorar a condutividade e a difusividade térmica em relação aos fluidos tradicionais. Muitos experimentos com nanofluidos têm sido desenvolvidos nos últimos anos, mas ainda existem muitas divergências a respeito do efeito desses fluidos sobre o fenômeno de ebulição. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo a análise teórico-experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e da concentração do nanofluido, a ser depositado sobre a superfície aquecedora, sobre o coeficiente de transferência de calor em regime de ebulição nucleada. Para tanto, testes foram realizados para fluxos de calor que correspondem ao regime de ebulição nucleada da água deionizada, à temperatura de saturação (Tsat = 99 °C) e à pressão atmosférica (patm = 98 kPa), sobre superfícies aquecedoras de cobre com diferentes rugosidades. As superfícies nanoestruturadas foram produzidas por deposição de nanopartículas de maguemita, por meio do processo de ebulição da solução Fe2O3-água deionizada para diferentes concentrações mássicas previamente estabelecidas. As superfícies foram submetidas a ensaios metalográficos, de molhabilidade e de rugosidade permitindo a avaliação das modificações estruturais, topográficas e químicas das superfícies, antes e após os testes no regime de ebulição nucleada. Os resultados para o coeficiente de transferência de calor foram relacionados com as características geométricas e morfológicas das superfícies de teste, levando em consideração os aspectos relacionados à interação fluido/superfície, como, o ângulo de contato e a molhabilidade. / In the last decade, the necessity to dissipate large quantities of heat energy increased, thus leading to an increase on the number of studies in nucleate pool boiling and flow boiling with the aim of producing more compact and efficient heat exchangers. The search for increasingly efficient and compact products and for new techniques to improve the heat transfer, ensuring the physical integrity of the equipment, keep growing and it will remain so in the next years. One of the techniques being widely researched in the scientific community is the use of nanofluids. The nanofluids have been developed in order to improve the thermal conductivity and diffusivity compared to traditional fluids. Although many experiments with nanofluids have been developed in recent years, there are still many differences related to the effects of these fluids on the pool boiling phenomenon. In this context, this work aims to analyze the effects of nanostructured surfaces and different nanofluid concentrations, which are deposited on the heating surface, on the heat transfer coefficient during the nucleate boiling regime. Therefore, tests were performed to heat fluxes values corresponding to the nucleate boiling regime for deionized water, at saturation temperature (Tsat = 99 °C) and atmospheric pressure (patm = 98 kPa), on copper heating surfaces with different roughness values. The nanostructured surfaces were produced by maghemite nanoparticle deposition, which is achieved by boiling selected mass concentrations of a Fe2O3-deionized water nanofluid. Prior and after each boiling test, the characteristics of the test surfaces were evaluated by applying the metallographic, wettability and surface roughness tests. The results for the heat transfer coefficient were related to the geometrical and morphological characteristics of the test surfaces, taking into account the aspects of the flu-id/surface interaction such as, the contact angle and wettability. / FAPESP: 2014/07949-9

Orientador: Elaine Maria Cardoso / Resumo: Nas últimas décadas surgiu a necessidade de dissipar maiores quantidades de energiatérmica, fato que acarretou no aumento do número de estudos em ebulição nucleada e convectivacom o objetivo de produzir trocadores de calor cada vez mais eficientes e compactos. Abusca de produtos cada vez mais eficientes e compactos e a procura de novas técnicas paramelhorar a transferência de calor, garantindo a integridade física do equipamento, continuamcrescendo e a tendência é que continuará assim nos próximos anos. Uma das técnicas que estásendo amplamente pesquisada na comunidade cientifica é o uso de nanofluidos. Os nanofluidosforam desenvolvidos com o intuito de melhorar a condutividade e a difusividade térmicaem relação aos fluidos tradicionais. Muitos experimentos com nanofluidos têm sido desenvolvidosnos últimos anos, mas ainda existem muitas divergências a respeito do efeito dessesfluidos sobre o fenômeno de ebulição. Dentro deste contexto, o presente trabalho tem comoobjetivo a análise teórico-experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e da concentraçãodo nanofluido, a ser depositado sobre a superfície aquecedora, sobre o coeficiente detransferência de calor em regime de ebulição nucleada. Para tanto, testes foram realizadospara fluxos de calor que correspondem ao regime de ebulição nucleada da água deionizada, àtemperatura de saturação (Tsat = 99 °C) e à pressão atmosférica (patm = 98 kPa), sobre superfíciesaquecedoras de cobre com dif... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In the last decade, the necessity to dissipate large quantities of heat energy increased,thus leading to an increase on the number of studies in nucleate pool boiling and flow boilingwith the aim of producing more compact and efficient heat exchangers. The search for increasinglyefficient and compact products and for new techniques to improve the heat transfer,ensuring the physical integrity of the equipment, keep growing and it will remain so in thenext years. One of the techniques being widely researched in the scientific community is theuse of nanofluids. The nanofluids have been developed in order to improve the thermal conductivityand diffusivity compared to traditional fluids. Although many experiments withnanofluids have been developed in recent years, there are still many differences related to theeffects of these fluids on the pool boiling phenomenon. In this context, this work aims to analyzethe effects of nanostructured surfaces and different nanofluid concentrations, which aredeposited on the heating surface, on the heat transfer coefficient during the nucleate boilingregime. Therefore, tests were performed to heat fluxes values corresponding to the nucleateboiling regime for deionized water, at saturation temperature (Tsat = 99 °C) and atmosphericpressure (patm = 98 kPa), on copper heating surfaces with different roughness values. Thenanostructured surfaces were produced by maghemite nanoparticle deposition, which isachieved by boi... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Elaine Maria Cardoso / Resumo: A intensificação da transferência de calor por meio de alterações na morfologia da superfície aquecida vem sendo estudada no meio científico, a fim de suprir a crescente demanda de resfriamento de dispositivos com alta capacidade de processamento e dimensões cada vez menores. O presente trabalho apresenta o estudo experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e do espaçamento do canal de confinamento durante a ebulição em piscina da água deionizada, à temperatura de saturação na pressão atmosférica, sobre o coeficiente de transferência de calor, HTC, e fluxo crítico de calor, CHF. As superfícies nanoestruturadas foram obtidas pelo processo de ebulição do nanofluido de Al2O3-água deionizada em duas diferentes concentrações más-sicas: 0,03 g/l (“baixa” concentração, LC) e 0,3 g/l (“alta” concentração, HC). Foram realizados testes livres, com espaçamento, entre a superfície aquecida e a superfície adiabática, de 30 mm (correspondendo a Bo = 12), e testes sob condições de confinamento, com espaçamento de 1,0 mm (Bo = 0,4). As superfícies de teste foram caracterizadas por meio de medição da rugosidade média (Ra), do ângulo de contato estático (molhabilidade), e imagens MEV. Foi observado um aumento médio de 45% no HTC do teste com superfície lisa nanoestruturada em baixa concentração de nanofluido, em relação à superfície lisa sem deposição. Esse ganho está relacionado com o aumento do número de sítios ativos de nucleação causado pela deposição das nanopartículas sobre a ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The intensification of heat transfer through changes in the heated surface morphology has been studied in the scientific community to meet the increase demand for cooling of devices with high processing power and smaller dimensions. This work presents the experimental study of the effect of nanocoated surfaces and gap size during nucleated boiling of deionized water, in saturation temperature at atmospheric pressure, about heat transfer coefficient, HTC, and critical heat flux, CHF. The pool boiling process of Al2O3-water based nanofluid at two different mass concentrations: 0.03 g/l (“low” concentration, LC) and 0.3 g/l (“high” concentration, HC), produced nanostructured surfaces. Unconfined tests were analyzed, with gap size between the heated surface and the adiabatic surface of 30 mm (corresponding to Bo = 12), and tests under confinement conditions, with gap size of 1.0 mm (Bo = 0.4). The tested surfaces were characterized by means of surface roughness (Ra) measurement, static contact angle (wettability), and SEM images. An average increase of 45% in HTC of the test with nanocoated smooth surface in low nanofluid concentration was observed in relation to smooth surface without deposition. This enhancement is related to the increase in the number of active nucleation sites caused by the nanoparticle’s deposition on the smooth surface. For all tests with rough nanocoated surfaces and nanocoated smooth one with high nanofluid concentration, there was degradation of the HTC ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by Jessica Martha Nunes (je.nunes25@gmail.com) on 2018-10-04T01:31:03Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_NunesJM.pdf: 7307066 bytes, checksum: 4cd6a3e84b8e10900f14961caf7df4e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-10-08T14:23:35Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nunes_jm_me_ilha.pdf: 7307066 bytes, checksum: 4cd6a3e84b8e10900f14961caf7df4e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-08T14:23:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nunes_jm_me_ilha.pdf: 7307066 bytes, checksum: 4cd6a3e84b8e10900f14961caf7df4e5 (MD5) Previous issue date: 2018-08-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A intensificação da transferência de calor por meio de alterações na morfologia da superfície aquecida vem sendo estudada no meio científico, a fim de suprir a crescente demanda de resfriamento de dispositivos com alta capacidade de processamento e dimensões cada vez menores. O presente trabalho apresenta o estudo experimental do efeito de superfícies nanoestruturadas e do espaçamento do canal de confinamento durante a ebulição em piscina da água deionizada, à temperatura de saturação na pressão atmosférica, sobre o coeficiente de transferência de calor, HTC, e fluxo crítico de calor, CHF. As superfícies nanoestruturadas foram obtidas pelo processo de ebulição do nanofluido de Al2O3-água deionizada em duas diferentes concentrações más-sicas: 0,03 g/l (“baixa” concentração, LC) e 0,3 g/l (“alta” concentração, HC). Foram realizados testes livres, com espaçamento, entre a superfície aquecida e a superfície adiabática, de 30 mm (correspondendo a Bo = 12), e testes sob condições de confinamento, com espaçamento de 1,0 mm (Bo = 0,4). As superfícies de teste foram caracterizadas por meio de medição da rugosidade média (Ra), do ângulo de contato estático (molhabilidade), e imagens MEV. Foi observado um aumento médio de 45% no HTC do teste com superfície lisa nanoestruturada em baixa concentração de nanofluido, em relação à superfície lisa sem deposição. Esse ganho está relacionado com o aumento do número de sítios ativos de nucleação causado pela deposição das nanopartículas sobre a superfície lisa. Para todos os testes com superfícies rugosas nanoestruturadas e lisa nanoestruturada com alta concentração, houve degradação do HTC, devido ao efeito de preenchimento das cavidades e formação de uma resistência térmica adicional. Para baixos fluxos de calor, houve um aumento no HTC para os casos confinados em comparação aos livres, como consequência da evaporação do filme líquido presente entre a superfície aquecida e a bolha de vapor. Porém com o aumento do fluxo de calor, o fenômeno do dryout é antecipado em relação aos testes livres, o que compromete o desempenho de componentes sob essas condições. Nos testes sob confinamento foram observados ganhos no fluxo de calor de início do dryout para todas as superfícies nanoestruturadas testadas, chegando a 52% para a superfície lisa nanoestruturada em alta concentração, em comparação à superfície lisa sem nanoestrutura. Isso mostra que a nanoestruturação, apesar de não promover ganho no HTC, auxilia no ganho do fluxo de calor de início do dryout, que é o limite operacional de sistemas que trabalham sob confinamento. / The intensification of heat transfer through changes in the heated surface morphology has been studied in the scientific community to meet the increase demand for cooling of devices with high processing power and smaller dimensions. This work presents the experimental study of the effect of nanocoated surfaces and gap size during nucleated boiling of deionized water, in saturation temperature at atmospheric pressure, about heat transfer coefficient, HTC, and critical heat flux, CHF. The pool boiling process of Al2O3-water based nanofluid at two different mass concentrations: 0.03 g/l (“low” concentration, LC) and 0.3 g/l (“high” concentration, HC), produced nanostructured surfaces. Unconfined tests were analyzed, with gap size between the heated surface and the adiabatic surface of 30 mm (corresponding to Bo = 12), and tests under confinement conditions, with gap size of 1.0 mm (Bo = 0.4). The tested surfaces were characterized by means of surface roughness (Ra) measurement, static contact angle (wettability), and SEM images. An average increase of 45% in HTC of the test with nanocoated smooth surface in low nanofluid concentration was observed in relation to smooth surface without deposition. This enhancement is related to the increase in the number of active nucleation sites caused by the nanoparticle’s deposition on the smooth surface. For all tests with rough nanocoated surfaces and nanocoated smooth one with high nanofluid concentration, there was degradation of the HTC due to the filling effect of the cavities and the formation of an additional thermal resistance. For low heat fluxes, the HTC increased for confined cases compare to unconfined ones, as consequence of the liquid film evaporation present between the heated surface and the vapor bubble. However, with heat flux increase, the dryout phenomenon incipience is precipitated in relation to unconfined tests, which compromises the performance of components under these conditions. In the confined tests, enhancement in dryout incipience heat flux were observed for all nanocoated surfaces tested, reaching 52% for the nanocoated smooth surface in high concentration, compared to the smooth surface without nanostructure. This shows that nanostructure, while not promoting HTC enhancement, helps to delay the dryout incipience heat flux, which is the operational limit of systems that work under confinement.