Transferência de calor por convecção forçada em nanofluidos: estudo sobre um tubo de um radiador de automóvel
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Data
2017-07-05
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Resumo
Neste trabalho foram usados nanofluidos de água/Al2O3 e água/TiO2 para estudar o seu desempenho na transferência de calor num tubo achatado de um radiador automóvel. As características da transferência de calor dos nanofluidos sujeitos a convecção forçada foram investigadas para concentrações de nanopartículas entre 0,25 e 10,0 % e comparadas com o fluido base (água). A investigação foca-se na comparação do escoamento e da transferência de calor para os casos em que são consideradas as propriedades da água independentes e dependentes da temperatura. Os resultados numéricos obtidos foram validados através da comparação do coeficiente de atrito e do número de Nusselt no tubo achatado com resultados disponíveis na literatura. São apresentados os resultados, associados à transferência de calor, para a variação da temperatura ao longo do tubo, o coeficiente de transferência de calor, o fluxo de calor, o número de Prandtl e o número de Nusselt na gama de condições estudadas, bem como, algumas características associadas aos escoamentos e aos nanofluidos como o coeficiente de atrito, a queda de pressão, a potência dissipada, a massa volúmica, a viscosidade, a condutividade térmica e o calor específico. Os resultados mostram-se promissores no que se refere ao uso de nanofluidos na otimização da transferência de calor para a refrigeração automóvel, uma vez que a presença de nanopartículas de alumina ou de dióxido de titânio no líquido refrigerador garantem um maior arrefecimento quando comparado apenas com o fluido base (água).
In this work nanofluids water/Al2O3 and water/TiO2 were used to study its performance in the convective heat transfer in a flat tube of an automobile radiator. The heat transfer characteristics of nanofluids subject to forced convection were investigated for different concentrations of nanoparticles between 0,25 and 10,0 % of nanofluid and compared with a base fluid (water). The investigation focuses on the comparison of the flow and heat transfer to the cases where water properties are considered independent and dependent of the temperature. Numerical results obtained were validated for water flow by comparing the friction factor and the Nusselt number in the flat tube with accurate results available in the literature. Heat transfer results are presented for temperature, heat transfer coefficient, heat flux, Prandtl number and the averaged Nusselt number in the range of conditions studied as well as flow and nanofluids characteristics like friction factor, pressure loss, dissipated power, density, viscosity, thermal conductivity and specific heat. The results show promise with regard to use of nanofluids for optimization of heat transfer for cooling the motor, since the presence of alumina and titanium oxide nanoparticles provide a greater cooling compared only with the base fluid (water).
In this work nanofluids water/Al2O3 and water/TiO2 were used to study its performance in the convective heat transfer in a flat tube of an automobile radiator. The heat transfer characteristics of nanofluids subject to forced convection were investigated for different concentrations of nanoparticles between 0,25 and 10,0 % of nanofluid and compared with a base fluid (water). The investigation focuses on the comparison of the flow and heat transfer to the cases where water properties are considered independent and dependent of the temperature. Numerical results obtained were validated for water flow by comparing the friction factor and the Nusselt number in the flat tube with accurate results available in the literature. Heat transfer results are presented for temperature, heat transfer coefficient, heat flux, Prandtl number and the averaged Nusselt number in the range of conditions studied as well as flow and nanofluids characteristics like friction factor, pressure loss, dissipated power, density, viscosity, thermal conductivity and specific heat. The results show promise with regard to use of nanofluids for optimization of heat transfer for cooling the motor, since the presence of alumina and titanium oxide nanoparticles provide a greater cooling compared only with the base fluid (water).
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica
Palavras-chave
Transferência de calor (convecção forçada) , Automóveis , Escoamento laminar , Nanofluidos , Alumina , Dióxido de titânio