Caracterización termofísica de nanofluidos formados por Al 2 O 3 y Bi 2 O 3

Abstract

En el presente trabajo se obtuvieron experimentalmente las propiedades termofísicas, densidad y conductividad térmica, de dos sistemas de nanofluidos. Uno de ellos formado por nanopartículas de óxido de aluminio y el otro por óxido de bismuto (III), utilizando en ambos casos etilenglicol como fluido base. Se estudió además la estabilidad y morfología de dichos sistemas. Adicionalmente, para el sistema que se mostró más estable en su suspensión y presentó mejores propiedades térmicas, se evaluó su aplicabilidad como refrigerante a un problema industrial de intercambio térmico utilizando todas las propiedades medidas y calculadas de dicho nanofluido. La determinación experimental de las propiedades termofísicas se efectúo utilizando las técnicas de densimetría de oscilación mecánica para la densidad y el método del hilo caliente para la conductividad térmica. Las densidades del fluido base y los nanofluidos preparados fueron medidas con un densímetro Anton Paar, DMA HP. El DMA HP se conectó a un equipo Anton Paar, DSA 5000 para reproducir la adquisición de datos medidos. La conductividad térmica fue medida con un dispositivo analizador de propiedades térmicas, KD2-Pro de la firma Decagon Devices. Las muestras se termostatizaron mediante un criostato de la firma LAUDA, a distintas temperaturas. Las mediciones se realizaron a presión atmosférica en un rango de temperaturas entre 20 y 50 oC, y un rango de oncentraciones entre 1 y 15% wt. Para la densidad y conductividad térmica se utilizaron ecuaciones de ajuste y modelos teóricos para comparar con los datos experimentales. Los valores experimentales de densidad se correlacionaron a través de la ecuación polinomial de Redlich-Kister. Para la conductividad térmica se aplicaron dos modelos para estimarla: el modelo clásico de Maxwell, para suspensiones liquido/sólidas homogéneas; y el modelo semi-experimental propuesto por Turian. Se diseñaron intercambiadores de calor utilizando como refrigerante, el fluido base puro y los nanofluidos formados por óxido de aluminio en etilenglicol al 5, 10 y 15% wt, con el objetivo de comparar los coeficientes globales de transferencia de calor, las áreas calculadas, y la caída de presión obtenida en los distintos diseños.