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dc.creatorDemétrio, Matheus Henrique de Oliveira
dc.date.accessioned2023-11-17T00:47:59Z
dc.date.available2023-11-17T00:47:59Z
dc.date.issued2023-07-31
dc.identifier.citationDEMÉTRIO, Matheus Henrique de Oliveira. Análise de eficiência de trocadores de calor baseados em superfícies mínimas triplamente periódicas (TPMS). 2023. 57f. Trabalho de Conclusão de Curso, (Curso de Engenharia Mecânica) Instituto Federal de Ciência e Tecnologia de Pernambuco, Recife. 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ifpe.edu.br/xmlui/handle/123456789/1093
dc.description.abstractThis study aims to address the efficiency of compact heat exchangers, focusing on the comparison between those based on triply periodic minimal surfaces (TPMS) and conventional water coolers. TPMS have received increasing attention in heat transfer research due to their unique properties that allow for an increase in the available surface area for thermal exchange, leading to a significant enhancement in the performance of heat exchangers. The search for more efficient and sustainable cooling systems has driven the exploration of innovative approaches such as TPMS. To achieve the proposed objective, numerical simulations using computational fluid dynamics (CFD) and experimental analyses were employed. Additionally, the study considered the use of graphene nanofluid, a promising substance to enhance heat transfer. The results of simulations and experiments allowed for a direct comparison of the performance between conventional water coolers and TPMS, highlighting the role of graphene nanofluid in thermal efficiency. Among the main findings, it was observed that TPMS exhibit a significant pressure drop, which refers to the reduction in fluid pressure as it passes through the interior of TPMS structures. This can negatively impact the performance of heat exchangers. Therefore, for practical application of TPMS, it becomes essential to develop optimization strategies to minimize this undesired effect. Furthermore, the study revealed that graphene nanofluid demonstrated remarkable efficiency in heat transfer under certain experimental conditions, outperforming distilled water, which was used as the reference fluid. This result suggests the possibility of harnessing the properties of graphene in future heat exchanger applications, opening the way for further research and developments in the field. However, it is important to note that the study was conducted using only distilled water as the test fluid, limiting the representativeness of the results for other applications involving different fluids. Therefore, there is a research gap concerning the experimental validation of TPMS with other fluids, an area that can be explored in future works. In summary, this research contributes to the advancement of knowledge in thermal efficiency of compact heat exchangers and highlights the importance of TPMS as a promising approach to improve heat transfer. The results also point to the need for further studies focusing on TPMS optimization and practical application of graphene in heat exchangers, aiming to enhance the efficiency and sustainability of these systems in various engineering and technological applications.pt_BR
dc.format.extent57f.pt_BR
dc.languagept_BRpt_BR
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dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAn error occurred on the license name.*
dc.rights.uriAn error occurred getting the license - uri.*
dc.subjectTrocadores de calorpt_BR
dc.subjectCalor compactospt_BR
dc.subjectSuperfícies mínimas triplamente periódicas (TPMS)pt_BR
dc.subjectEficiência térmicapt_BR
dc.titleAnálise de eficiência de trocadores de calor baseado em superfícies mínimas triplamente periódicas (TPMS)pt_BR
dc.typeTCCpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9702133201300137pt_BR
dc.contributor.advisor1Costa, José Ângelo Peixoto da
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8239712503695923pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Menezes, Frederico Duarte
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4005471052834081pt_BR
dc.contributor.referee1Costa, José Ângelo Peixoto da
dc.contributor.referee2Menezes, Frederico Duarte de
dc.contributor.referee3Moura, Alex Elton de
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/82pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/4005471052834081pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2654487502435490pt_BR
dc.publisher.departmentRecifept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICApt_BR
dc.description.resumoEste 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.pt_BR


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