Photothermal conversion in nanofluids using collector plan mounted in the solar positioner

Abstract

This study investigated experimentally photothermal conversion silver nanofluids / water with different concentrations of nanoparticles dispersed in the base fluid. Stable nanofluids were obtained with high-pressure homogenizer and the experiments were performed under direct sunlight during different times of the day, simulating actual operating conditions. To obtain the best possible performance, a solar positioner was developed, and this enabled the monitoring of the sun as much as the time variation in changing the inclination of the sun's rays and also in other controlled variables. We studied the different concentrations of nanoparticles in nanofluids, seeking to verify the influence of this variable in the energy absorption process and also in modifications of thermo-physical properties of the fluid. The conduct of the tests complied with the regulatory standards and possible expands the knowledge about the photothermal conversion using nanofluids. The results showed that the lowest nanofluid presented photothermal conversion capability that distilled water circuit directly, using natural convection as a means of fluid circulation. The water tank grew by up to 4.5°C in average temperature since the reservoir with nanofluid (=0,008% de Ag) showed lower temperature rises, or up to 2.2°C. This was due to the increased dynamic viscosity nanofluid which leads to increased pressure drop in the flow and consequently the reduction of mass flow.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoMestre em Engenharia MecânicaEste trabalho investigou experimentalmente a conversão fototérmica em nanofluidos de prata/água, com diferentes concentrações de nanopartículas dispersas no fluido base. Nanofluidos estáveis foram obtidos com homogeneizador de alta pressão e os experimentos foram realizados sob radiação solar direta durante diferentes períodos do dia, simulando assim condições reais de operação. Visando obter o maior rendimento possível, foi desenvolvido um posicionador solar, sendo que este possibilitou o acompanhamento do sol tanto na variação horária quanto na mudança da inclinação dos raios solares e também em outras variáveis controladas. Foram estudadas as diversas concentrações de nanopartículas nos nanofluidos, buscando verificar a influência de tal variável no processo de absorção de energia e também nas modificações das propriedades termofísicas do fluido. A condução dos testes respeitou as normas regulamentadoras e possibilitou expandir os conhecimentos a cerca da conversão fototérmica utilizando nanofluidos. Os resultados mostraram que o nanofluido apresentou menor capacidade de conversão fototérmica que a água destilada em circuito direto, utilizando a convecção natural como meio de circulação do fluido. O reservatório com água apresentou incremento de até 4,5°C na temperatura média, já o reservatório com nanofluido (=0,008% de Ag) apresentou elevações de temperatura menores, não passando de 2,2°C. Isto ocorreu em função do aumento da viscosidade dinâmica do nanofluido o que induz ao aumento da perda de carga no escoamento e conseqüentemente a redução da vazão mássica

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Last time updated on 19/04/2019

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