Dissertação
{pt_PT=Characterization of heat transfer in nanofluid spray cooling of a solid heated surface} {} EVALUATED
{pt=O interesse por arrefecimento usando sprays tem aumentado, como forma eficiente de dissipar calor, em sistemas com elevadas cargas térmicas. O objetivo deste trabalho foi estudar o uso de nanofluidos para aumentar o desempenho térmico dos sprays. As nanopartículas foram adicionadas a um fluido base composto por água destilada e 0,05% (m/m) de brometo cetiltrimetilamónio. Nanopartículas de alumina em concentrações de 0,5%, 1% e 2% (m/m) foram misturadas no fluido base. Foram também preparados dois nanofluidos de prata, a uma concentração de 1% (m/m), um deles com partículas esféricas e outro com partículas triangulares. Estes nanofluidos foram atomizados por um atomizador de cone-oco, colocado a duas alturas distintas de uma folha de aço inoxidável AISI 304. Esta folha foi aquecida por efeito de Joule, usando duas correntes impostas diferentes, resultando em 915 e 2100 W/m^2. Uma câmara termográfica de infravermelhos foi usada para obter os mapas térmicos da folha resultantes do impacto dos sprays e depois calcularam-se os calores dissipados. Em regime estacionário, verificou-se que o nanofluido de 0,5% (m/m) alumina resultou num perfil de temperaturas mais baixas na superfície. Ao aumentar a concentração de alumina, as temperaturas aumentaram. Quando comparados os dois nanofluidos de prata, o de partículas esféricas apresentou, de um modo geral, temperaturas mais baixas na superfície de aço do que o de partículas triangulares. Observou-se ainda uma diminuição dos coeficientes de calor com o aumento de condutividade térmica e viscosidade dinâmica, e por outro lado, uma correlação positiva forte com o calor específico dos nanofluidos., en=The interest in spray cooling has been increasing as an efficient thermal management technique for high power load systems such as electronics. The aim of this work was to study the use of nanofluids as a way of improving thermal performance of sprays. Nanofluids were prepared using as base solution distilled water with 0,05% (m/m) cetyltrimethylammonium bromide. Nanoparticles of alumina were mixed with the base fluid at different concentrations: 0,5%, 1% and 2% (m/m). Two different silver nanofluids were also prepared, using 1% (m/m) concentration, one using spherical and the other using triangular particles. These nanofluids were sprayed using a hollow-cone atomizer, at two different heights from an AISI 304 stainless steel foil. This foil was heated by Joule effect, with two imposed currents, delivering approximately 915 and 2100 W/m^2. Thermal footprints of the sprays were acquired using infrared thermography and dissipated heat fluxes were calculated. In steady-state, the lowest obtained temperatures at the surface occurred for the 0,5% (m/m) alumina nanofluid. Increasing alumina nanoparticle concentration resulted in the increase of radial foil temperatures. When comparing the silver nanofluids, the one with spherical particles resulted in slightly lower surface temperatures than the fluid with triangular particles. Heat transfer coefficients decreased with increasing thermal conductivity and dynamic viscosity of the nanofluids. On the other hand, it revealed a strong positive correlation with the specific heat capacity of the nanofluids. For the range of experimental conditions covered in this work, nanofluids have proven to increase the thermal performance of the spray.}
janeiro 18, 2021, 14:45
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