Análise de eficiência de trocadores de calor baseado em superfícies mínimas triplamente periódicas (TPMS)
Data
2023-07-31Autor
Demétrio, Matheus Henrique de Oliveira
http://lattes.cnpq.br/9702133201300137
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Mostrar registro completoResumo
Este estudo tem como objetivo abordar a eficiência de trocadores de calor compactos, focando
na comparação entre aqueles baseados em superfícies mínimas triplamente periódicas
(TPMS) e os water coolers convencionais. Os TPMS têm recebido atenção crescente na
pesquisa de transferência de calor devido às suas propriedades únicas que permitem aumentar
a área de superfície disponível para a troca térmica, levando a um aprimoramento
significativo no desempenho dos trocadores de calor. A busca por sistemas de resfriamento
mais eficientes e sustentáveis tem impulsionado a exploração de abordagens inovadoras como
as TPMS. Para atingir o objetivo proposto, foram empregadas simulações numéricas com o
auxílio da dinâmica dos fluidos computacional (CFD) e análises experimentais. Além disso, o
estudo considerou o uso de nanofluido de grafeno, uma substância promissora para aprimorar
a transferência de calor. Os resultados das simulações e experimentos permitiram comparar
diretamente o desempenho dos water coolers convencionais e das TPMS, destacando o papel
do nanofluido de grafeno na eficiência térmica. Entre os principais achados, constatou-se que
as TPMS apresentam uma perda de carga significativa. Essa perda de carga refere-se à
redução da pressão do fluido à medida que passa pelo interior das estruturas TPMS, o que
pode impactar negativamente o desempenho dos trocadores de calor. Portanto, para a
aplicação prática das TPMS, torna-se essencial o desenvolvimento de estratégias de
otimização para minimizar esse efeito indesejado. Além disso, o estudo evidenciou que o
nanofluido de grafeno demonstrou uma eficiência notável na transferência de calor em certas
condições experimentais, superando a água destilada, que foi usada como fluido de referência.
Esse resultado sugere a possibilidade de aproveitar as propriedades do grafeno em futuras
aplicações de trocadores de calor, abrindo caminho para pesquisas adicionais e
desenvolvimentos na área. No entanto, é importante ressaltar que o estudo foi conduzido
utilizando apenas água destilada como fluido de teste, o que limita a representatividade dos
resultados para outras aplicações que envolvam diferentes fluidos. Portanto, há uma lacuna na
pesquisa em relação à validação experimental das TPMS com outros fluidos, uma área que
pode ser explorada em trabalhos futuros. Em suma, esta pesquisa contribui para o avanço do
conhecimento em eficiência térmica de trocadores de calor compactos e destaca a importância
das TPMS como uma abordagem promissora para melhorar a transferência de calor. Os
resultados também apontam para a necessidade de estudos adicionais com foco na otimização
das TPMS e na aplicação prática do grafeno em trocadores de calor, visando aprimorar a
eficiência e a sustentabilidade desses sistemas em diversas aplicações de engenharia e
tecnologia.
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