Influência do nanofluido água/grafeno como fluido de trabalho no desempenho térmico de tubos de calor com aletas usados em ar condicionado

https://doi.org/10.55977/etsjournal.v01i01.e025001

Autores

Palavras-chave:

Tubos de calor com aletas, Nanofluido água/grafeno, Ar condicionado, Correlações de transferência de calor em ebulição, Método de eficiência térmica

Resumo

Esta é uma análise teórica da influência de frações de nanopartículas de grafeno associadas à água destilada como fluido de trabalho em um trocador de calor utilizado em um sistema de ar-condicionado para salas cirúrgicas. O trocador de calor consiste em um conjunto de tubos de calor com aletas. Os resultados teóricos são confrontados com resultados experimentais para a água como fluido de trabalho. A análise fica restrita ao evaporador, uma vez que as nanopartículas não influenciam nos resultados no trocador de calor do condensador. O método de eficiência térmica é aplicado para obtenção dos resultados. A análise apresenta resultados para velocidade do ar, número de Nusselt para ar, coeficiente geral de troca de calor do evaporador, número de Nusselt do evaporador, eficácia térmica do evaporador e temperatura de saída do ar. Foi
determinado que a influência das frações de nanopartículas de grafeno não é significativa no trocador de calor do evaporador analisado. Apesar disso, observa-se que frações menores de nanopartículas têm influência mais significativa no desempenho
térmico, existindo um limite superior para frações volumétricas.

Referências

Ragil Sukarno et al. “Multi-Stage Heat-Pipe Heat Exchanger for Improving Energy Efficiency of the HVAC System in a Hospital Operating Room”. In: International Journal of Low-Carbon Technologies 16 (2021), pp. 259–267. DOI: 10.1093/ijlct/ctaa048.

Nandy Putra, Trisno Anggoro, and Adi Winarta. “Experimental Study of Heat Pipe Heat Exchanger in Hospital HVAC System for Energy Conservation”. In: International Journal on Advanced Science Engineering and Information Technology 7.3 (2017). DOI: 10.18517/ijaseit.7.3.2135.

Amir Akbari et al. “Comparison between Nucleate Pool Boiling Heat Transfer of Graphene Nanoplateletand Carbon Nanotube-Based Aqueous Nanofluids”. In: ACS Omega 4 (2019), pp. 19183–19192. DOI: 10.1021/acsomega.9b02474.

Grzegorz Górecki et al. “Experimental and Numerical Study of Heat Pipe Heat Exchanger with Individually Finned Heat Pipes”. In: Energies 14 (2021), p. 5317. DOI: 10.3390/en14175317.

Hussam Jouhara et al. “Experimental and Theoretical Investigation of the Performance of an Air to Water Multi-Pass Heat Pipe-Based Heat Exchanger”. In: Energy 219 (2021), p. 119624. DOI: 10.1016/j.energy.2020.119624.

Khaled Elsaida et al. “Thermophysical Properties of Graphene-Based Nanofluids”. In: International Journal of Thermofluids 10 (2021), p. 100073. DOI: 10.1016/j.ijft.2021.100073.

N. Ali. “Graphene-Based Nanofluids: Production Parameter Effects on Thermophysical Properties and Dispersion Stability”. In: Nanomaterials 12 (2022), p. 357. DOI: 10.3390/nano12030357.

A. Kamyar, K.S. Ong, and R. Saidur. “Effects of Nanofluids on Heat Transfer Characteristics of a Two-Phase Closed Thermosyphon”. In: International Journal of Heat and Mass Transfer 65 (2013), pp. 610–618. DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.06.046.

Agnieszka Kujawska et al. “The Effect of Boiling in a Thermosyphon on Surface Tension and Contact Angle of Silica and Graphene Oxide Nanofluids”. In: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 627 (2021), p. 127082. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.127082.

Jacqueline Barber, David Brutin, and Lounes Tadrist. “A Review on Boiling Heat Transfer Enhancement with Nanofluids”. In: Nanoscale Research Letters 6 (2011), p. 280. DOI: 10.1186/1556-276X-6-280.

K. N. Shukla et al. “Thermal Performance of Cylindrical Heat Pipe Using Nanofluids”. In: Journal of Thermophysics and Heat Transfer (2010). DOI: 10.2514/1.48749.

Kapilan Natesan and Shashikantha Karinka. “A Comprehensive Review of Heat Transfer Enhancement of Heat Exchanger, Heat Pipe and Electronic Components Using Graphene”. In: Case Studies in Thermal Engineering 45 (2023), p. 102874. DOI: 10.1016/j.csite.2023.102874.

Mohammed Salah Hameed, Abdul Rahman Khan, and A. A. Mahdi. “Modeling a General Equation for Pool Boiling Heat Transfer”. In: Advances in Chemical Engineering and Science 3 (2013), pp. 294–303. DOI: 10.4236/aces.2013.34037.

A. Suriyawong, A. S. Dalkilic, and S.Wongwises. “Nucleate Pool Boiling Heat Transfer Correlation for TiO2-Water Nanofluids”. In: Journal of ASTM International 9.5 (2012).

É lcio Nogueira. “Theoretical thermal performance of crossflow finned heat pipe heat exchanger used for air conditioning in surgery rooms”. In: Mechanical Engineering Advances 1.1 (2023), p. 131. DOI: 10.59400/mea.v1i1.131.

É lcio Nogueira. “Thermal performance in heat exchangers by the irreversibility, effectiveness, and efficiency concepts using nanofluids”. In: Journal of Engineering Sciences 7.2 (2020), F1–F7. DOI: 10.21272/jes.2020.7(2).f1.

É lcio Nogueira. “Thermo-Hydraulic Optimization of Shell and Externally Finned Tubes Heat Exchanger by the Thermal Efficiency Method and Second Law of Thermodynamics”. In: International Journal of Chemical and Process Engineering Research 9.1 (2022), pp. 21–41. DOI: 10.18488/65.v9i1.3130.

Warren M. Rohsenow. A Method of Correlating Heat Transfer Data for Surface Boiling of Liquids. Tech. rep. 1951.

É lcio Nogueira. “Effects of R134a Saturation Temperature on a Shell and Tube Condenser with the Nanofluid Flow in the Tube Using the Thermal Efficiency and Effectiveness Concepts”. In: World Journal of Nano Science and Engineering 11 (2021), pp.

Publicado

2025-05-28

Como Citar

Nogueira, E. (2025). Influência do nanofluido água/grafeno como fluido de trabalho no desempenho térmico de tubos de calor com aletas usados em ar condicionado. Engineering & Technology Scientific Journal, 1(1). https://doi.org/10.55977/etsjournal.v01i01.e025001

Edição

Seção

Artigos Científico