Caracterização de nanofluidos do ponto de vista termo-físico

Abstract

A troca de energia sob a forma de calor é um processo que está relacionado com uma enorme variedade de indústrias, desde a electrónica à automóvel. Frequentemente, o sistema para promover a transferência de calor inclui um fluido, como água destilada, etileno-glicol ou mesmo óleo, sendo o fenómeno de transferência de calor por convecção o mais relevante. Contudo, são várias as limitações térmicas dos fluidos convencionais que impedem um melhor desempenho térmico dos dispositivos, comprometendo a eficiência energética dos sistemas bem como a miniaturização dos dispositivos. Com o intuito de desenvolver e estudar o desempenho de novos fluidos como meio de transferência de calor, foram adicionados nanotubos de carbono a fluidos convencionais (como água destilada). Estes novos fluidos são denominados nanofluidos. Para o estudo das transferências de calor, foi projectada e desenvolvida uma bancada de transferência de calor e foi dimensionado um aparato experimental capaz de aferir os fenómenos de transferência de calor por convecção. O nanofluido flui através de um tubo circular com uma temperatura de superfície média constante, em sujeito a diferentes condições de escoamento. A relação entre as diferentes variáveis como: propriedades termo-físicas, fracção volúmicas, temperatura e a velocidade de escoamento são, assim, objecto de estudo detalhado nesta dissertação.

The exchange of energy in the form of heat is a process that is related to a variety of industries ranging from electronics to automotive. Often, to effectively promote heat transfer, conventional fluids such water, EG or oil are selected. The latter leaving quite clear that the most relevant heat phenomenon is convection heat transfer. However, there are several thermal limitations to the conventional fluids that prevent a better thermal performance of devices, reducing the efficiency of heat exchanges. In order to develop and study the performance of new fluids as a means of transferring heat, carbon nanotubes were added to conventional fluids (such as distilled water). These new fluids are called nanofluids. For the study of heat transfer, it was designed and developed a heat transfer workbench and it has been designed an experimental apparatus able to measure the coefficient of heat transfer by convection. The nanofluid flows through a circular tube with a constant mean surface temperature, under different flow conditions. The relationship between different variables such as thermo-physical properties (viscosity, thermal conductivity, specific heat) CNT!s, volume fraction, temperature and flow rate are therefore subjected to detailed study in this dissertation.