Desenvolvimento e caracterização de nanofluidos

Abstract

É do conhecimento geral que a existência de fluidos com boa performance térmica é fundamental numa panóplia de sectores industriais, incluindo a produção de energia, indústria química, automóvel, entre outras. Contudo, são as limitações térmicas dos fluidos convencionais que comprometem a eficiência energética e, portanto a redução de tamanho, dos próprios permutadores de calor. De modo a melhorar a performance térmica dos fluidos convencionais, equaciona-se a adição de nanotubos de carbono (CNTs). Assim, com o este estudo, pretende-se contribuir para a redução significativa do tamanho, peso e custos envolvidos em sistemas de transferência de calor e, deste modo, contribuir efectivamente para a resolução de um dos maiores entraves actuais à miniaturização de equipamentos desta natureza. Neste estudo, variáveis como fracção volumétrica dos CNTs e temperatura do fluido são tidas em consideração. O nanofluido propriamente dito é obtido pela adição, a fluidos convencionais (neste caso, água) de nanotubos tratados quimicamente. A dispersão do nanotubo no fluido base, de modo a inferir homogeneidade, será garantida recorrendo a agitação por ultra-sons. A relação entre variáveis como viscosidade dinâmica, condutividade térmica, densidade e tensão superficial são, pois, objecto de estudo detalhado.

ABSTRACT: The present proposal addresses the improvement of thermal characteristics of conventional fluids, having into account the great need for economy dematerialization and energy efficiency in industrial processes and systems, to achieve a higher level of environmental control and consequently a more sustainable development. Studying (and understanding) nanofluids, using available and innovative experimental and computational techniques, is the basis of the research towards the development of custom-designed nanofluids with enhanced properties and functions. Possible applications include more efficient cooling and heating in new and critical applications, like environment control, electronics, nuclear and biomedical instrumentation and equipment, transportation and industrial cooling, heat management, therefore promoting the eco design for energy efficiency. The heat transfer characteristics of conventional fluids obstruct their performance enhancement compromising both energy efficiency and compactness of heat exchangers. This work addresses the improvement of thermal characteristics of conventional fluids by the addition of specific nanoparticles (i.e. multiwalled carbon nanotubes, CNTs) in well defined concentrations, in order to obtain enhanced thermal properties of fluids for process intensification and device miniaturization. Thermal conductivity and rheological properties of nanofluids are studied.