Application of Nanofluids in a Flat Plate Solar Collector
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Realitzat a/ambInstituto Superior Técnico Lisboa
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2022-11-22
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Abstract
In this study, heat transfer performance of nanofluids in a solar collector system has been experimentally investigated in order to find an alternative solution for the increased of energy demanded and for the search of new working fluids with better efficiency. Two types of nanoparticles (Al2 O3 and multi-walled carbon nano tubes (MWCNTs)) and their five different volume concentrations (0.01-0.02-0.05-0.08-0.10 vol.%) were used to analyse the influence of the nanoparticles and their concentration in the heat transfer performance. Nanofluids were prepared with pure distilled water (DW) and its mixtures with ethylene glycol (EG) at two volume percentage (DW/EG: 85/15 and 70/30) as base fluids. The stability of the samples was studied with three methods: sedimentation, pH control, UV-Vis spectroscopy analysis. Thermophysical properties such as density and specific heat were determined. An experimental setup of a flat
plate solar collector (FPSC) was employed and modified for the experiments. Measurements were made under the same parameters of flow rate and irradiance intensity to guaranty the same conditions. The results show an enhancement of the thermal performance of most of the nanofluids samples used in the experiments. For Al2 O3 nanofluids the maximum enhancements of efficiency in each group were 48.23% for 0.08 vol.% in DW and 32.57% for 0.02 vol.% in 70DW/30EG mixture. On the other hand, the maximum increases in efficiency obtained for MWCNTs nanofluids were 51.28% for 0.08 vol.% in DW, 32.51% for 0.08 vol.% in 85DW/15EG mixture and 35.19% in 0.02 vol.% in 70DW/30EG mixture Solar Neste estudo, é investigado experimentalmente o desempenho de transferência de calor de nanofluidos aplicados a um sistema coletor para o desenvolvimento de soluções alternativas para a procura crescente de energia e para a procura de novos fluidos de trabalho com melhor eficiência. Duas nanopartículas são empregadas no processo de experimentação: óxido de alumínio (Al2 O3 ) e nanotubos de carbono com paredes múltiplas (MWCNTs). Cinco diferentes concentrações volumétricas de nanopartículas estão envolvidas no estudo (0,01-0,02-0,05-0,08-0,10 vol.%) para analisar a influência das nanopartículas no desempenho da transferência de calor. Nanofluidos foram preparados com água destilada (AD) e misturas de etilenoglicol (EG) como base fluida, para três percentagens em volume (100/0-85/15-70/30). Propriedades termofísicas como a densidade e o calor específico são medidas. A estabilidade das amostras foi estudada com três métodos: sedimentação; controle de pH; e espectro analisado. Uma configuração experimental existente de um coletor solar de placa plana foi empregue e modificada para os experimentos. As medições foram realizadas sob os mesmos parâmetros de caudal e intensidade de irradiação para garantir as mesmas condições. Os resultados mostram uma melhoria no desempenho de transferência de calor para a maioria das amostras de nanofluidos consideradas. Para Al2 O3 as melhorias máximas de eficiência em cada grupo foram de 48,23% para 0,08 vol.% em AD e 32,57% para 0,02 vol.% na mistura 70AD/30EG. Para os MWCNTs o aumento máximo de eficiência obtido no experimento foi de 51,28% para 0,08% vol. em AD, 32,51% para 0,08% vol.% na mistura 85AD/15EG e 35,19% em 0,02 vol.% em mistura 70AD/30EG
MatèriesNanofluids -- Thermal properties -- Testing, Solar thermal energy -- Storage -- Materials, Nanofluids -- Propietats tèrmiques -- Proves, Energia tèrmica solar -- Emmagatzematge -- Materials
TitulacióMÀSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA INDUSTRIAL (Pla 2014)
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