Performans Değerleme

Há uma tendência de haver, nos pontos estudados neste trabalho, uma elevação no coeficiente de transferência de calor com a utilização do nanofuido água-grafeno. Contudo, há um valor de concentração que maximiza essa transferência de calor. No presente trabalho foi observado que este valor é próximo à concentração de 0,5%.

Assim como relatado por outros pesquisadores, uma degradação na superfície foi observada, mas somente após decorrer algum tempo de início do experimento. Este pode ser um dos motivos que levam muitas pesquisas relacionadas à ebulição utilizando nanofluidos a apresentarem resultados tão distintos. Em algumas pesquisas, são relatadas apenas a degradação da superfície, em outros relata-se a elevação do coeficiente de transferência de calor e, como não há uma padronização para a realização do ensaio os tempos de estabilização e de realização dos testes são distintos para cada pesquisa. Isto pode conduzir duas pesquisas semelhantes a resultados completamente diferentes. Narayan et al (2003) propuseram a influência do tamanho da nanopartícula e da rugosidade superficial para explicar a deterioração da superfície, mas, aparentemente, a quantidade de nanopartícula impregnada depende também do tempo de exposição da superfície ao nanofluido. Este comportamento foi observado mais claramente quando o nanofluido com concentração de 1% foi utilizado. No início do teste, o coeficiente de transferência de calor foi 15,6% maior que o da água pura. Depois de decorrido praticamente todo o tempo de ensaio, aproximadamente 3 horas, este mesmo coeficiente de transferência de calor foi 1% menor que o coeficiente de transferência de calor da água pura.

A continuação dos estudos de ebulição em vaso utilizando nanofluidos se faz necessária devido às várias dúvidas e questionamentos quanto a influência do tipo de fluido usado no coeficiente de transferência de calor e sobre a real eficácia de nanofluidos para intensificação da troca de calor.

As aplicações que requerem a utilização de um fluido em ebulição para realizar a troca de calor em equipamentos da indústria, geralmente, utilizam um componente hermético para confinar este fluido. Este é concebido para trabalhar por anos sem a intervenção de manutenção que abra o componente. Tendo em vista estas prerrogativas e os resultados obtidos neste trabalho, pode se afirmar que o uso de nanofluidos nestes sistemas é desaconselhável atualmente. O uso de nanofluidos levaria a um aumento do fator de

incrustação dos componentes e consequentemente uma intervenção de manutenção de forma prematura. Como sugestões para a continuação da pesquisa são sugeridos os seguintes estudos:

 Influência do tempo de experimento na deterioração da superfície calefatora.

 Aperfeiçoamento da espessura do isolamento no aparato de forma a minimizar as perdas.

 Estabilização de nanopartícula no fluido base.

 Procedimentos para promover a liberação das nanopartícula da superfície.

 Monitoramento de pressão no interior do reservatório de forma a manter pressão constante no interior do reservatório.

5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AHMED, O.; HAMED, M. S. Experimental investigation of the effect of particle deposition on pool boiling of nanofluids. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2012. Vol. 55, p. 3423-3436.

AHN, H.S et al. Pool boiling experiments in reduced graphene oxide colloids. Part I – Boiling characteristics. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2014a. Vol. 74, p. 501-512.

AHN, H.S et al. Pool boiling experiments in reduced graphene oxide colloids. Part II – Behavior after the CHF, and boiling hysteresis. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2014b. Vol. 78, p. 224-231.

ALBERTAZZI, A; SOUSA, A.R de. Fundamentos de Metrologia Científica e Industrial. 1ª Ed. Editora Manole, 2008. 408p.

ÁVILA, A.F.; MUNHOZ, V.C.; OLIVEIRA, A.M.; MONTEIRO, E.C. Carbon based nanostructures Hibrids for Composites Materials: The Graphene – Carbon nanotubes interaction investigation. Journal of Multifunctional composites. 2014, V.2, p. 195-206.

BERENSEN, P.J., Experiments on Pool Boiling Heat Transfer. Int. Heat Mass Transfer, 1962. 5th ed. 985p.

BERGLES, A.E. Enhancement of Pool Boiling. International Journal of Refrigeration, 1998. Vol.20, N.8, pp.545-551.

BONJOUR, J., LALLEMAND, M., “Effects of confinement and pressure on critical heat flux during natural convective boiling in vertical channels”, International Communication Heat and Mass Transfer, vol.24, No.2, pp. 191-200, 1997.

CAREY, Van P. Líquid-Vapor Phase-Change Phenomena. Ed. Taylor e Francis, 1992.

CASTRO, Luis Flávio N. Modelo e Volumes Finitos para um Calefator de cobre. Departamento de Engenharia Mecânica da UFMG. Trabalho de Graduação, Belo Horizonte, 2000. 64p.

ÇENGEL, Y.A.; GHAJAR A, J. Transferência de Calor e de Massa – uma abordagem prática. 4. Ed. McGraw-Hill, 2011. 906p.

CHODHURY, S.K.R.; WINTERTON, R.H.S. Surface effects in Pool Boiling. Departament of Mechanical Engineering. University of Birmingham P.O. BOX 363, May 1985.

CHOPKAR, M. et al. Pool boiling heat transfer characteristics of ZrO2-water nanofluids from a flat surface in a pool. Heat and Mass Transfer, 2008. Vol. 44, p. 999-1004.

CIESLINSKI, J.T. and KACZMARCZYK, T.Z. Pool boiling of nanofluids on rough and porous coated tubes: experimental and correlation. Archives of Thermodynamics, 2014. Vol. 35, No. 2, p. 3-20.

COLLIER, John G.; THOME, John R. Convective boiling and condensation. Oxford: McGraw-Hill, 1972. 421p.

DAS, S. and BHAUMIK, S. A correlation for the prediction of Heat Flux for Nucleate Pool Boiling Heat Transfer of Nanofluid. Arabian Journal for Science and Engineering,2014. Vol. 39, p. 4997-5006.

DAS, S.K., PUTRA, N. and ROETZEL, W. Pool boiling characteristics of nano-fluids. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003. Vol. 46, p. 851-862.

EES - ENGINEERING EQUATION SOLVE MANUAL. Disponível em:

http://www.fchart.com/assets/downloads/ees_manual.pdf. Acesso em: outubro de 2014.

FAGUNDES, Guilherme Mendes. Estudo Experimental sobre Ebulição em vaso utilizando água destilada e nanofluido de Grafeno. Departamento de Engenharia Mecânica da UFMG. Trabalho de Graduação, Belo Horizonte, 2014. 65p.

FERRAZ, R. M.M. Projeto de um dispositivo para o estudo da ebulição em vaso. Departamento de Engenharia Mecânica da UFMG. Trabalho de graduação. Belo Horizonte - MG, 2002. 45p.

FORSTER, H. K; ZUBER, N. Dynamics of vapor bubles and boiling heat transfer. AICHE J. 1, 1955, P. 531-535.

GUERRA, M.O.L. Estudo experimental e modelagem utilizados no aprimoramento de um banco de testes para estudo de ebulição em vaso. Programa de Pós Graduação em Engenharia Mecânica da UFMG. Dissertação de mestrado, Belo Horizonte - MG, 2004.

INCROPERA, F.P.; De WITT, D.P. Fundamentos da Transferência de Calor e de Massa. 5. Ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. 698p.

KUTZ, Myer. Handbook of Materials Selection. New York: John Wiley & Sons, 2002. 1520p.

LEE, S.W., KIM, K. M. and BANG, I. C. Study on flow boiling critical heat flux enhancement of graphene oxide/water nanofluid. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2013. Vol. 65, p. 348-356.

LIU, Z., XIONG, J. and BAO, R. Boiling heat transfer characteristics of nanofluids in a flat heat pipe evaporator with micro-grooved heating surface. International Journal of Multiphase Flow, 2007. Vol. 33, p. 1284-1295.

MORAN, M. J et al. Princípios de Termodinâmica para Engenharia. 7ª Ed[Reimpr.]. Rio de Janeiro: LTC, 2015. 820p.

NAKAYAWA, W. et al. Dynamic Model of Enhanced Boiling Heat Transfer on Porous Surfaces-Part I: Experimental Investigation. Journal of Heat Tranfer, 1980. Transactions of the ASME, V.102, August, pp.445-450.

NARAYAN, G.P., ANOOP, K.B. and DAS, S.K. Mechanism of enhancement/ deterioration of boiling heat transfer using stable nanoparticle suspensions over vertical tubes. Journal of Applied Physics, 2007. Vol. 102, 074317.

NISHIKAWA, K., FUJITA, Y., UCHIDA, S., OHTA, H., “Effect of surface configuration on nucleate boiling heat transfer”, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol.27, No.9, pp. 1559-1571, 1984.

PASSOS, J.C.; MISALE, M.; LALLEMAND, M. Some considerations regarding the enhancement of nucleate pool boiling. IX CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA E CIÊNCIAS TÉRMICAS, CIT02-0441, 2002. Caxambu, MG, p.1-11.

PORTO, M.P et al. Boiling heat transfer on a simulated nuclear fuel rod with anular fins. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2014. Vol.68, p. 29-34.

ROHSENOW, W.M. A method of correlating heat transfer data for surface boiling of liquids, Technical report n°5, M.I.T. Division of Industrial Corporation. Cambridge, 1951.

SHOJI, M., TAKAGI, Y., “Bubbling features from a single artificial cavity”, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol.44, pp. 2763-2776, 2001.

SURIYAWONG, A.; DALKILIC, A.S. and WONGWISES, S. Nucleate Pool Boiling Heat Transfer Correlation for TiO2-Water Nanofluids. Journal of ASTM international, 2012. Vol. 9, No. 5, ID JAI104409.

STEPHAN, K. Heat Transfer in Condensation and Boiling. Springer Verlag, 1992.

THOME, J.R. Enhanced Boiling Heat Transfer. Hemisphere Publishing Corporation, New York., 1990.

WEBB, R.L., Principles of Enhanced Heat Transfer. John Wiley and Sons, New York., 1994.

WEBB, R.L. The Evolution of Enhanced Surface Geometries for Nucleate Boiling. Heat Transfer Eng., 1981. 2nd ed., 46p.