Estudio experimental de la transferencia de calor en termosifones con aleteado interno y tratamiento superficial usando nanofluidos con base agua-etilenglicol y nanopartículas de Al2O3 y Nanotubos de Carbono

Abstract

Los termosifones cerrados de doble fase (TPCT) son excelentes dispositivos de transferencia térmica ya que su integración en intercambiadores de calor ha demostrado un gran potencial de ahorro energético. Este trabajo tiene como objeto de estudio la transferencia de calor en termosifones con aleteado interno y tratamiento superficial usando nanofluidos con base agua-etilenglicol y nanopartículas de Al2O3 y Nanotubos de Carbono. El fluido de trabajo considerado para los experimentos es 95% agua y 5% etilenglicol con nanopartículas de Al2O3 y NTC. El termosifón consta de un evaporador de 200 mm, una longitud adiabática de 175 mm y una sección de condensador de 200 mm de longitud. El tubo de cobre tiene un diámetro nominal de 5/4 de pulgada, con aletas de sección rectangular que se colocan internamente a lo largo del condensador, estas son de área constante y tienen 8 mm de ancho y 3 mm de espesor. Los parámetros utilizados en este estudio son: Factor de llenado (FR) del 100%, caudal másico de agua de refrigeración de 60 LPH y presión de vacío de -16 inHg. Además, El termosifón se prueba con potencias de 100 a 300 W. Se realizaron experimentos con la superficie de cobre lisa (STS), la superficie microparticulada (MP) y la superficie nanoparticulada (NP). Los resultados muestran que el rendimiento de transferencia de calor de las diferentes superficies aumenta en el orden STS-AE (145%) <NP-AE (187%) <MP- NTC (210%) <NP-NTC (217%) <MP-Al2O3 (228%) <NP- Al2O3 (230%). En comparación con la STS-AE, el rendimiento de la NP- Al2O3 aumenta un 85%, y la resistencia térmica disminuye en un 82%. Además, se realizó la microscopia de la superficie y los resultados explican su excelente rendimiento en ebullición ya que la mejora de la rugosidad, el área superficial efectiva y la humectabilidad, generan más sitios de nucleación, menor diámetro de salida de las burbujas y una frecuencia de salida más rápida.