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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
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unesp.br:11449/143876 |
| Date | 29 July 2016 |
| Creators | Kiyomura, Igor Seicho [UNESP] |
| Contributors | Universidade Estadual Paulista (UNESP), Cardoso, Elaine Maria [UNESP] |
| Publisher | Universidade Estadual Paulista (UNESP) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNESP, instname:Universidade Estadual Paulista, instacron:UNESP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 600 |
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