Evaluación experimental de un termosifón con nanofluidos de óxido de grafeno

Abstract

Debido a la alta demanda energética a nivel mundial, existe la constante necesidad de mejorar la eficiencia energética los procesos industriales con el aprovechamiento de calores residuales y el uso de energías renovables. Unos de los dispositivos utilizados para el aprovechamiento de energía térmica residual son los termosifones. Los cuales son dispositivos que aprovechan el cambio de fase de un fluido para transportar calor de un proceso a otro. El fluido de trabajo del termosifón es de vital importancia para su funcionamiento, ya que este es el encargado de transportar el calor de la zona de evaporación a la zona da condensación. Los nanofluidos representan una oportunidad para mejorar las propiedades termofísicas de los fluidos de trabajo convencionales utilizados en un termosifón, debido a que estos mejoran la transferencia de calor en comparación al fluido base. Este trabajo busca evaluar el efecto del uso de nanofluidos de óxido grafeno sobre la eficiencia térmica de un termosifón de vidrio, para ello se prepararon nanofluidos de óxido de grafeno con concentraciones del 0.05 y 0.1 % p/p y usando como tensoactivo SDBS para ayudar a la dispersión de las nanopartículas. La estabilidad de los nanofluidos de óxido de grafeno se evaluó por potencial Zeta, Espectroscopía absorción ultravioleta-visible, e inspección visual, en general, los nanofluidos fueron estables durante el tiempo de evaluación, a excepción del nanofluido preparado sin tensoactivo. Primero, se evaluó la conductividad térmica y la estabilidad de nanofluidos de óxido de grafeno en modo estático. Posteriormente se determinó experimentalmente la eficiencia térmica del termosifón con el uso de nanofluidos de grafeno. El uso de nanopartículas de óxido de grafeno para la preparación de nanofluidos aumenta la conductividad térmica con respecto al fluido base (agua desionizada). Se observaron incrementos hasta del 28 % en la conductividad térmica de nanofluidos de óxido de grafeno con concentraciones de 0.1 % p/p y aproximadamente un 11% para concentraciones de 0.05 % p/p. El uso de nanofluidos de óxido de grafeno como fluido de trabajo en termosifones puede aumentar la eficiencia del mismo hasta en un 10% en comparación con el agua desionizada como fluido de trabajo. La resistencia térmica del termosifón disminuye en un 28% con el uso de nanofluidos de óxido de grafeno.