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

Processo: 13/15431-7
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Apoio a Jovens Pesquisadores
Vigência: 01 de dezembro de 2013 - 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
15/06014-9 - 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
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 

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 (5)
(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)
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. Citações Web of Science: 0.
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. Citações Web of Science: 0.
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. Citações Web of Science: 5.
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. Citações Web of Science: 15.
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. Citações Web of Science: 16.

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