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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16295| Título: | Avaliação experimental do desempenho térmico de termossifões com nanofluido como fluido de trabalho |
| Título(s) alternativo(s): | Experimental evaluation of the thermal performance of thermosyphons with nanofluid as working fluid |
| Autor(es): | Stremel, Gedley Kunan |
| Orientador(es): | Alves, Thiago Antonini |
| Palavras-chave: | Calor - Transmissão Permutadores térmicos Tubos de calor Nanotecnologia Heat - Transmission Heat exchangers Heat pipes Nanotechnology |
| Data do documento: | 30-Nov-2017 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | STREMEL, Gedley Kunan. Avaliação experimental do desempenho térmico de termossifões com nanofluido como fluido de trabalho. 2017. 78 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2017. |
| Resumo: | Termossifões são dispositivos passivos utilizados na intensificação da transferência de calor operando em ciclo bifásico. Estes dispositivos são capazes de transferir grandes quantidades de energia térmica por meio da transferência de calor, mesmo com pequenos gradientes de temperatura. No setor industrial suas aplicações são em regeneradores de calor, aquecedores de ar de combustão, trocadores de calor, coletores solares, entre outros. Os termossifões são compostos de três regiões, sendo elas, o evaporador, a região adiabática e o condensador, cada uma com suas respectivas funções. O objetivo deste trabalho foi analisar experimentalmente a influência da utilização de nanofluido a base de ouro, na função de aumentar a condutividade térmica do termossifão, comparando seu desempenho com a água deionizada, além de estudar qual concentração do nanofluido apresentou melhor desempenho térmico. Também foi objetivo do trabalho avaliar a melhor inclinação de trabalho do termossifão. Foram confeccionados três termossifões a partir de um tubo de cobre, com 9,45 mm de diâmetro externo, e 7,75 mm de diâmetro interno, onde seu comprimento foi de 200 mm, caracterizando-se pelo evaporador com 80 mm, a região adiabática com 20 mm e o condensador com 100 mm. Os fluidos de trabalho utilizados foram água deionizada e nanofluido de ouro em concentrações de 10% e 20% em água, onde a razão de preenchimento dos termossifões foi de 40% do volume total do evaporador. O aquecimento do evaporador se deu por uma diferença de potencial aplicada a uma fita de liga níquel-cromo e o resfriamento se deu pela convecção forçada a ar. Os testes foram realizados nas posições vertical e 45º, com cargas térmicas aumentando de 5W até a potência máxima de cada fluido de trabalho e diminuindo, consecutivamente, as cargas até a 5W novamente. A partir do resultado, verificou-se que todos os termossifões apresentaram o comportamento adequado, além de constatar a potencialidade destes dispositivos. Também foi constatado que o nanofluido, aplicado ao termossifão como intensificador da condutividade térmica, apresentou valores superiores aos da água deionizada, e que a concentração de 20% possui os melhores valores, cerca de 238% melhores quando comparado à resistência térmica do dispositivo carregado com água. Com relação à inclinação, foi notado que a de 45º obteve os melhores de resistência térmica. |
| Abstract: | Thermosyphons are passive devices used in the enhancement of heat transfer, operating in two-phase cycle. Such devices are capable of transferring large amount of thermal energy through heat transfer, even with a small temperature gradient. In the industry, its applications are in heat regenerators, combustion air heaters, heat exchangers, solar collectors, among others. Thermosyphons are composed of three regions, the evaporator, the adiabatic region, and the condenser, each one with their respective functions. The objective of this work was to analyze experimentally the influence of the nanofluid’s use, based on gold, in function of enhance the thermal conductivity of the thermosyphon, compared its performance with deionized water, besides of study which nanofluid’s concentration is presented the best thermal behavior. It was also objective of this work evaluate the best work’s tilt of the thermosyphon. The thermosyphons were made from a copper tube with outer diameter of 9.45 mm, and inner diameter of 7.75 mm, with total length of 200 mm, characterized by the evaporator with 80 mm, the adiabatic region with 20 mm and the condenser with 100 mm. The working fluids used were deionized water and gold nanofluid in concentration of 10% and 20% in water, which the tubes’ filling ratio were 40% of the volume of the evaporator. The evaporator heating was done from an electric potential applied on a ribbon’s nickel-chromium alloy type, and the condenser cooling occurred by forced convection of air. The test were carried out in vertical and 45º positions, with increasing thermal loads between 5W until the maximum power of the working fluid and then decreasing, consecutively, the loads until the initial one. From the showed results, it was verified that all the thermosyphons presented appropriate behavior, besides of verify the potentiality of this devices. It was also noticed that the nanofluid’s application as heat booster, showed superior values than the deionized water, and the concentration of 20% in water have the best values, in order of 238% superior when compared the thermal resistance of the device with water. Regarding the tilt, it was noticed that the tilt of 45º had the best values of thermal resistance. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16295 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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