Desenvolvimento de um material de mudança de fase aditivado com nanopartículas a base de carbono

Autor: André, Thiago da Silva
Přispěvatelé: Santos, Carlos Antônio Cabral dos
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
Popis: Phase change materials (PCM) are latent thermal energy stores. By promoting energy use, either by reducing the consumption of existing electrical systems, or by maintaining the operation of facilities in situations of power failure, it has applicability in various sectors of the economy, including refrigeration. PCM is a technological alternative capable of attenuating temperature fluctuation, contributing to a longer shelf life of products. The objective of this investigation is the development of a NePCM additive with nanoparticles, which acts at low temperatures, 15 to -5°C, in cooling and freezing of products such as apples, grapes, peaches, plums, lettuce and beets, with values of higher thermal conductivity when compared to the base MMF. In this research, twelve phase change materials were developed, based on water and glycerol (19.71% by mass fraction) additive with two nanomaterials, the multi-walled carbon nanotube (MWCNT), high value of thermal conductivity, 4000 W/ mK, and graphene oxide nanoplatelets (GO), stabilizing function, six functionalized with chitosan and six with sulfuric and nitric acids. In each functionalization group, the nanoenhanced phase change material (NePCM-AG) presents a concentration of nanometric materials inserted in the MMF in the proportion of 0.03 g/l or 0.06 g/l, with three variations in the mass composition of the nanopowders , 100% MWCNT, 50% MWCNT and 50% GO, 75% MWCNT and 25% GO. The density, dynamic viscosity, stability, thermal conductivity and enthalpy of each NePCM-AG are measured and discussed. Among the results, NePCM-AG1 and NePCM-AG2 stand out as they indicated a global increase in the value of thermal conductivity, 1.16% and 0.47%, respectively; enthalpy decreases in NePCM -AG with the insertion of nanoparticles, the lowest measured value is recorded in NePCM-AG9, a reduction of 1.73%, in relation to the base phase change material. Nenhuma Materiais de mudança de fase (MMF) são armazenadores de energia térmica latente. Por promover um aproveitamento energético, quer por meio da diminuição no consumo dos sistemas elétricos existentes, quer pela manutenção da operação de instalações em situações de queda no fornecimento de energia, tem aplicabilidade em vários setores da economia, entre eles a refrigeração. O MMF é uma alternativa tecnológica capaz de atenuar a flutuação da temperatura, contribuindo para o maior tempo de conservação dos produtos. O objetivo desta investigação é o desenvolvimento de um NaMMF aditivado com nanopartículas, que atue a baixas temperaturas, 15 a -5°C, em resfriamento e congelamento de produtos como a maça, uva, pêssego, ameixa, alface e beterraba, com valores de condutividade térmica maiores, quando comparados ao MMF base. Nesta pesquisa foram desenvolvidos doze materiais de mudança de fase, a base de água e glicerol (19,71% fração mássica) aditivados com dois nanomateriais, o nanotubo de carbono de paredes múltiplas (NTCPM), valor elevado da condutividade térmica, 4000 W/mK, e nanoplaquetas de óxido de grafeno (OG), função estabilizadora, sendo seis funcionalizados com quitosana e seis com ácidos sulfúrico e nítrico. Em cada grupo de funcionalização o material de mudança de fase nanoaprimorado (NaMMF-AG) apresenta uma concentração de materiais nanométricos inseridos no MMF na proporção de 0,03 g/l ou 0,06g/l, com três variações na composição mássica dos nanopós, 100% de NTCPM, 50% de NTCPM e 50% de OG, 75% de NTCPM e 25% de OG. São mensuradas e discutidas a densidade, viscosidade dinâmica, estabilidade, condutividade térmica e entalpia de cada NaMMF-AG. Entre os resultados destacam-se o NaMMF-AG1 e o NaMMF-AG2 pois indicaram um incremento global no valor da condutividade térmica, 1,16%% e 0,47%, respectivamente; a entalpia decresce nos NaMMF-AG com a inserção de nanopartículas, o menor valor aferido é assinalado no NaMMF-AG9, redução de 1,73%, em relação ao material de mudança de fase base.
Databáze: OpenAIRE
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