INVESTIGAÇÃO Experimental do Fator de Atrito e do Coeficiente de Transferência de Calor Por Convecção em Nanofluidos de Al2o3 Com Adição do Surfactante Ctab

Nome: Felipe Costa Novo Malheiros
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 08/11/2019
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Renato do Nascimento Siqueira Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Bruno Venturini Loureiro Coorientador
Rafael Sartim Examinador Externo
Renato do Nascimento Siqueira Orientador
ROBERTA KAMEI RODRIGUES Examinador Externo

Resumo: Tratando-se de sistemas térmicos consistem no transporte de um fluido circulante para realizar a transferência de calor, métodos e tecnologias que proporcionem o aumento da eficiência e a redução de custos são constantes desafios encarados por engenheiros. Em relação ao transporte (recirculação), a técnica da adição de pequenas concentrações de surfactantes em um fluido pode ser capaz de reduzir o consumo de energia para esse transporte. Já a adição de nanopartículas em um fluido pode ser capaz de proporcionar um aumento da eficiência de troca térmica. Sabendo que os nanofluidos possuem a capacidade de aumentar a transferência de calor e que as soluções com surfactante podem reduzir o consumo de energia para o transporte de um fluido, estudos experimentais utilizando-se nanofluidos de Al2O3-água, com e sem adição do surfactante CTAB foram conduzidos com o objetivo de se verificar a possibilidade do aumento do coeficiente de transferência de calor por convecção e dos efeitos de redução de arrasto. Esses experimentos foram realizados em uma bancada experimental com escoamentos turbulentos e com fluxo de calor constante, para medição do fator de atrito e do coeficiente de transferência de calor convectivo. O tamanho médio das nanopartículas de Al2O3 utilizadas foram de 13 nm. Foram utilizadas concentrações dos nanofluidos de 0,1% e 0,4% em massa, enquanto que as concentrações do CTAB foram de 200 ppm, 500 ppm e 700ppm. Neste trabalho foi possível verificar que o aumento da concentração das nanopartículas aumentou o coeficiente de transferência de calor em até 44%. Também foi avaliada a capacidade de redução de arrasto das soluções com surfactante, podendo atingir uma redução de até 72%, que em contrapartida, reduziu os efeitos transferência de calor em aproximadamente 90%. Com o objetivo de aumentar a transferência de calor por convecção, nas soluções de surfactante, foram adicionadas nanopartículas de Al2O3. Apesar de ter ocorrido um aumento da transferência de calor em relação as soluções com surfactante, não foi possível obter o mesmo desempenho dos nanofluidos sem surfactantes. Foi verificado também que nos nanofluidos com surfactante que não experimentaram os efeitos de redução de arrasto, o coeficiente de transferência de calor apresentou valores significativos.

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