A transferencia de calor de nanofluídos, clave na mellora do rendemento das enerxías renovables

Poden empregarse na captación xeotérmica, a refrixeración de turbinas eólicas ou a absorción da luz
Publicado por o d√≠a 22/11/2019 na sección de Galicia,Universidade de Vigo,Vigo

A transferencia de calor de nanofluídos, clave na mellora do rendemento das enerxías renovables

A baixa condutividade t√©rmica dos flu√≠dos comunmente empregados para procesos de transferencia de calor na industria e nas enerx√≠as renovables √© o principal obst√°culo para o incremento da s√ļa eficiencia enerx√©tica. Atendendo a esta premisa, o investigador do grupo de F√≠sica Aplica 2 Javier P√©rez Vallejo centrou a s√ļa de doutoramento en buscar novas v√≠as para salvar esa eiva, en concreto estudando as propiedades dos nanoflu√≠dos. ‚ÄúA dispersi√≥n de part√≠culas s√≥lidas de tama√Īo nanom√©trico e cunha alta condutividade t√©rmica (nanoaditivos) neses flu√≠dos convencionais (flu√≠dos base)‚ÄĚ, explica o experto, ‚Äúproporciona unha grande oportunidade para a mellora do seu rendemento de transferencia de calor‚ÄĚ. Ademais, esas dispersi√≥ns, co√Īecidas como nanoflu√≠dos, engade, ‚Äútam√©n te√Īen demostrado producir unha mellora da capacidade de absorci√≥n de luz solar, creando flu√≠dos absorbentes de luz mellorados‚ÄĚ.

A tese, titulada¬†Design, characterization and heat transfer performance evaluation of carbon-based nanofluids for renewable energy applications, foi codirixida por Jos√© Fern√°ndez Seara e Luis Lugo, profesores das √°reas de M√°quinas e Motores T√©rmicos e F√≠sica Aplicada da Universidade de Vigo, respectivamente e enm√°rcase en dous proxectos coordinados do Ministerio de Econom√≠a e Competitividade e no marco da Acci√≥n COST Nanouptake. Como explica o seu autor, a tese foi realizada ‚Äúpola modalidade compendio de artigos‚ÄĚ e incl√ļe 11 textos previamente publicados en revistas de investigaci√≥n internacionais.
Froito da investigación levada a cabo na tese, unha empresa do sector enerxético está a realizar ensaios cun nanofluído en equipos de refrixeración de turbinas eólicas de alta potencia. En concreto, estase a avaliar o seu rendemento en dous aeroxenerados en funcionamento continuo situados nun dos seus parques eólicos en Galicia.

As potencialidades do grafeno

A trav√©s dos distintos traballos, o investigador dese√Īou 22 novas familias de nanoflu√≠dos para aplicaci√≥ns de transferencia de calor, presentando especial atenci√≥n a par√°metros como a estabilidade das dispersi√≥ns a longo prazo e a influenza de variables como a concentraci√≥n dos nanoaditivos ou o tama√Īo e forma das nanopart√≠culas.

Para isto, P√©rez Vallejo empregou como flu√≠dos base compostos amplamente empregados en aplicaci√≥ns de quentamento ou arrefriamento como auga, etilenglicol, propilenglicol ou diferentes mesturas entre eles. Como nanoaditivos apostou polos nanomateriais baseados en carbono e en especial o grafeno, ‚Äúpolas s√ļas excepcionais propiedades t√©rmicas‚ÄĚ.

Aplicacións de transferencia de calor

Como explica o investigador, ‚Äúa determinaci√≥n das propiedades f√≠sicas dos nanoflu√≠dos √© fundamental para describir a s√ļa eficiencia como novos flu√≠dos de traballo‚ÄĚ. Atendendo a isto, dese√Īou varias caracterizaci√≥ns f√≠sicas para diversas aplicaci√≥ns concretas, ‚Äúcomo mellorar a transferencia de calor na captaci√≥n xeot√©rmica e na refrixeraci√≥n de turbinas e√≥licas ou a absorci√≥n da luz en absorbentes solares directos‚ÄĚ. Ademais, apunta, para as aplicaci√≥ns de transferencia de calor ‚Äúdetermin√°ronse experimentalmente as condutividades t√©rmicas, viscosidades (comportamento reol√≥xico), capacidades calor√≠ficas e densidades dos novos nanoflu√≠dos en amplos rangos de condici√≥ns‚ÄĚ. As√≠, alcanz√°ronse incrementos da condutividade t√©rmica, un dos par√°metros con m√°is influencia nos procesos de intercambio de calor por convecci√≥n xunto coa viscosidade, de ata o 16 %. Ademais, analizouse a potencialidade de diversos modelos da literatura para todas as propiedades estudadas e prop√ļxose unha nova ecuaci√≥n para modelar o comportamento da viscosidade en funci√≥n da concentraci√≥n de nanoaditivo e a temperatura. Finalmente, para aplicaci√≥ns de absorci√≥n directa da luz, determinouse a transmitancia √≥ptica das novas mostras, ‚Äúobtendo incrementos de m√°is dun 4000% do coeficiente de extinci√≥n para certas lonxitudes de onda‚ÄĚ.

Finalmente, o rendemento de transferencia de calor por convecci√≥n foi avaliado mediante un banco de ensaios ‚Äúcuxo elemento principal √© un intercambiador de calor de dobre tubo para as familias de nanoflu√≠dos que presentaban mellores expectativas‚ÄĚ. A trav√©s dos diferentes traballos, alcanz√°ronse melloras dos coeficientes de convecci√≥n de ata o 32 %. Por √ļltimo, obtiv√©ronse correlaci√≥ns adimensionais para caracterizar este comportamento para cada grupo de nanoflu√≠dos e as√≠ ampliar a utilidade destes estudos a outras aplicaci√≥ns.

Comentar noticia

Your email address will not be published.