Análise da aplicação de nanotecnologia em processos térmicos e de conversão de energia

• Processo: 13/15431-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2013
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Elaine Maria Cardoso
• Beneficiário: Elaine Maria Cardoso
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia (FEIS). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Ilha Solteira. Ilha Solteira , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/13813-0 - Utilização de superfícies estendidas - espumas metálicas - para intensificação da transferência de calor por ebulição, BP.DR; 17/04276-1 - Transferência de calor por ebulição em piscina sobre superfícies nano-estruturadas hierarquicamente, BP.IC; 16/20481-1 - Estudo de dissipadores de calor baseados em microcanais para o resfriamento de células fotovoltaicas de alta concentração, BP.IC; + mais bolsas vinculadas 16/13685-0 - Estudo numérico dos mecanismos de transferência de calor em ebulição nucleada, BP.IC; 16/02034-8 - Análise da aplicação de nanotecnologia em processos térmicos e de conversão de energia, BP.TT; 15/04025-3 - Análise da influência da rugosidade da superfície e da concentração de nanofluido sobre o ângulo de contato e a molhabilidade, BP.IC; 15/06014-9 - Análise da aplicação de nanotecnologia em processos térmicos e de conversão de energia, BP.TT; 14/19497-5 - Estudo teórico e experimental da Influência de nanofluidos sobre a ebulição nucleada, BP.MS; 14/16290-0 - Análise da aplicação de nanotecnologia em processos térmicos e de conversão de energia, BP.TT; 14/07949-9 - Efeito das superfícies nano e micro estruturadas sobre a ebulição nucleada, BP.MS - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Nanotecnologia Transferência de calor Materiais nanoestruturados Conversão de energia elétrica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ebulição Nucleada Confinada | nanoestruturas | Nanotecnologia | Transferência de Calor | Transferência de Calor com Mudança de Fase

Resumo

Em linhas gerais, este projeto trata do estudo experimental e teórico da ebulição nucleada em superfícies nanoestruturadas. A pesquisa envolve a construção de um aparato experimental e o desenvolvimento de técnicas experimentais e de análise de resultados. Será investigado a influência de superfícies nanoestruturadas e o nível de confinamento das bolhas de vapor sobre o coeficiente de transferência de calor e o fluxo de calor crítico. Aspectos envolvendo a secagem da superfície aquecedora, relacionados a efeitos de confinamento de bolhas, serão minuciosamente estudados através da análise de dados experimentais e da visualização do fenômeno de ebulição. O presente estudo envolverá também a caracterização das superfícies testadas, através das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e ensaio de molhabilidade, antes e após os testes de ebulição; o estudo das diferentes concentrações dos nanofluidos utilizados para a deposição sobre os substratos, bem como, o tamanho das nanopartículas depositadas. No caso da ebulição nucleada confinada faz-se necessário um estudo mais aprofundado, a fim de aperfeiçoar sua utilização como técnica de intensificação e também minimizar os riscos que o confinamento implica quando é imposto pelo projeto, pois pode ocasionar problemas vinculados ao desencadeamento prematuro do fluxo crítico, o qual representa o limite de operação do sistema no regime de ebulição nucleada. Os testes serão realizados para diferentes fluidos de trabalho, água e HFE7100 (à pressão atmosférica e à temperatura de saturação) e, para superfícies aquecidas de cobre. A contribuição consiste em obter resultados de interesse da indústria de novos componentes de sistemas de refrigeração e de condicionamento de ar, bem como, de resfriamento de componentes eletrônicos de equipamentos de controle térmico de máquinas em geral, onde os fluxos de calor (W/m2) envolvidos são superiores aos proporcionados por sistemas monofásicos. (AU)

Publicações científicas

(18)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MANETTI, LEONARDO LACHI; RIBATSKI, GHERHARDT; DE SOUZA, REINALDO RODRIGUES; CARDOSO, ELAINE MARIA. Pool boiling heat transfer of HFE-7100 on metal foams. EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE, v. 113, MAY 1 2020. (13/15431-7, 17/13813-0, 19/02566-8)

MANETTI, LEONARDO LACHI; OLIVEIRA HENRIQUES MOITA, ANA SOFIA; DE SOUZA, REINALDO RODRIGUES; CARDOSO, ELAINE MARIA. Effect of copper foam thickness on pool boiling heat transfer of HFE-7100. INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER, v. 152, MAY 2020. (19/15250-9, 13/15431-7, 17/13813-0, 19/02566-8)

KIYOMURA, IGOR SEICHO; MOGAJI, TAYE STEPHEN; MANETTI, LEONARDO LACHI; CARDOSO, ELAINE MARIA. A predictive model for confined and unconfined nucleate boiling heat transfer coefficient. APPLIED THERMAL ENGINEERING, v. 127, p. 1274-1284, DEC 25 2017. (13/15431-7, 14/19497-5)

DA CUNHA, ALEX P.; MOGAJI, TAYE S.; DE SOUZA, REINALDO R.; CARDOSO, ELAINE M.. A Method for Measuring Contact Angle and the Influence of Surface-Fluid Parameters on the Boiling Heat Transfer Performance. JOURNAL OF HEAT TRANSFER-TRANSACTIONS OF THE ASME, v. 142, n. 9, SEP 1 2020. (13/15431-7, 17/13813-0, 19/02566-8)

GAJGHATE, SAMEER SHESHRAO; BARATHULA, SREERAM; CARDOSO, ELAINE MARIA; SAHA, BIDYUT BARAN; BHAUMIK, SWAPAN. Effect of staggered V-shaped and rectangular grooves copper surfaces on pool boiling heat transfer enhancement using ZrO2 nanofluids. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 43, n. 2, JAN 22 2021. (13/15431-7, 19/02566-8)

SOUZA, R. R.; BARBOSA, F. M. SA; NOBREGA, G.; CARDOSO, E. M.; TEIXEIRA, J. C. F.; MOITA, A. S.; LIMA, R.. An innovative PDMS cell to improve the thermal conductivity measurements of nanofluids. THERMAL SCIENCE AND ENGINEERING PROGRESS, v. 42, p. 8-pg., 2023-05-29. (13/15431-7, 22/03946-1, 19/02566-8)

SOUZA, R. R.; BARBOSA, F. M. SA; NOBREGA, G.; CARDOSO, E. M.; TEIXEIRA, J. C. F.; MOITA, A. S.; LIMA, R.. Experimental study of an innovative elastomer-based heat exchanger. CASE STUDIES IN THERMAL ENGINEERING, v. 49, p. 8-pg., 2023-09-01. (13/15431-7, 22/03946-1, 19/02566-8)

GOODARZI, MARJAN; TLILI, ISKANDER; MORIA, HAZIM; CARDOSO, E. M.; ALKANHAL, TAWFEEQ ABDULLAH; ANQI, ALI E.; SAFAEI, MOHAMMAD REZA. Boiling flow of graphene nanoplatelets nano-suspension on a small copper disk. Powder Technology, v. 377, p. 10-19, JAN 2 2021. (13/15431-7, 19/02566-8)

ORTEGON, J. A. A.; SOUZA, R. R.; SILVA, J. B. C.; CARDOSO, E. M.. Analytical, experimental, and numerical analysis of a microchannel cooling system for high-concentration photovoltaic cells. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 41, n. 6, JUN 2019. (13/15431-7, 16/02034-8, 14/19497-5, 14/07949-9)

SOUZA, R. R.; MANETTI, L. L.; KIYOMURA, I. S.; CARDOSO, E. M.. Liquid/surface interaction during pool boiling of DI-water on nanocoated heating surfaces. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 11, NOV 2018. (13/15431-7, 17/13813-0)

NUNES, JESSICA MARTHA; SOUZA, REINALDO RODRIGUES DE; RODRIGUES, ALESSANDRO ROGER; SAFAEI, MOHAMMAD REZA; CARDOSO, ELAINE MARIA. Influence of coated surfaces and gap size on boiling heat transfer of deionized water. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 42, n. 3, FEB 15 2020. (13/15431-7, 16/02034-8, 14/19497-5, 19/02566-8)

MARSON, VINICIUS; SILVA, DOMISLEY DUTRA; CAMPOS SILVA, JOAO BATISTA; CARDOSO, ELAINE MARIA; CHAFIQ, T; ELHIBAOUI, A; ESSAAIDI, M; ZAZ, Y. Theoretical and Numerical Analysis of a Passive Cooling System for a Commercial Photovoltaic Module. PROCEEDINGS OF 2021 9TH INTERNATIONAL RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY CONFERENCE (IRSEC), v. N/A, p. 6-pg., 2021-01-01. (13/15431-7, 19/02566-8)

MANETTI, LEONARDO LACHI; STEPHEN, MOGAJI TAYE; BECK, PAULO ARTHUR; CARDOSO, ELAINE MARIA. Evaluation of the heat transfer enhancement during pool boiling using low concentrations of Al2O3-water based nanofluid. EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE, v. 87, p. 191-200, OCT 2017. (13/15431-7, 14/19497-5)

KIYOMURA, I. S.; MANETTI, L. L.; DA CUNHA, A. P.; RIBATSKI, G.; CARDOSO, E. M.. An analysis of the effects of nanoparticles deposition on characteristics of the heating surface and ON pool boiling of water. INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER, v. 106, p. 666-674, MAR 2017. (13/15431-7, 14/07949-9, 14/19497-5)

KIYOMURA, IGOR SEICHO; NUNES, JESSICA MARTHA; DE SOUZA, REINALDO RODRIGUES; GAJGHATE, SAMEER S.; BHAUMIK, SWAPAN; CARDOSO, ELAINE MARIA. Effect of microfin surfaces on boiling heat transfer using HFE-7100 as working fluid. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 42, n. 7, JUN 11 2020. (13/15431-7, 17/13813-0, 19/02566-8)

NUNES, JESSICA MARTHA; DE OLIVEIRA, JEFERSON DIEHL; COPETTI, JACQUELINE BIANCON; GAJGHATE, SAMEER SHESHRAO; BANERJEE, UTSAB; MITRA, SUSHANTA K.; CARDOSO, ELAINE MARIA. Thermal Performance Analysis of Micro Pin Fin Heat Sinks under Different Flow Conditions. ENERGIES, v. 16, n. 7, p. 13-pg., 2023-04-01. (13/15431-7, 22/03946-1, 19/02566-8)

DOS SANTOS FILHO, ERIVELTO; KIYOMURA, IGOR SEICHO; DE ANDRADE, BRUNO ALVES; CARDOSO, ELAINE MARIA. Pool boiling performance of HFE-7100 on hierarchically structured surfaces. CASE STUDIES IN THERMAL ENGINEERING, v. 28, DEC 2021. (17/04276-1, 14/19497-5, 14/07949-9, 19/02566-8, 13/15431-7)

MANETTI, LEONARDO LACHI; DE OLIVEIRA, IAGO LESSA; CARDOSO, ELAINE MARIA. Thermal efficiency of open-cell metal foams: Impact of foam thickness by comparing correlations and numerical modeling. APPLIED THERMAL ENGINEERING, v. 207, p. 12-pg., 2022-02-16. (17/13813-0, 13/15431-7, 19/02566-8, 19/15250-9)