LA SEINE A PARIS

Foi utilizado como fluido de trabalho o HFE7100, à temperatura de saturação, Tsat = 61°C, e a pressão atmosférica, p = 100kPa. O

HFE7100 (C4 F9 OCH3) é um fluido dielétrico utilizado para resfriamen-

to por contato direto, principalmente em dispositivos eletrônicos como se verá na seção 3.7. Foram utilizados dois substratos como superfície de aquecimento: substrato liso e substrato rugoso. A superfície Lisa foi lixada com uma lixa #1200 e a Superfície Rugosa com uma lixa #600. Em seguida, para a realização dos testes com nanoestruturas, ambos os substratos receberam um revestimento de nanopartículas de maguemita. Em uma das etapas o revestimento foi feito utilizando nanopartículas de diâmetro médio de 10nm e em outra oportunidade utilizou-se nanopartí- culas de 80nm de diâmetro. Por conveniência, para a apresentação dos resultados, os substratos revestidos serão indicados pelo nome de

Mag_10nm e Mag_80nm, respectivamente. Para diferenciar sobre qual substrato o revestimento foi efetuado, as palavras, Liso e Rugoso, pre- cederão as legendas. A Tabela 1, a seguir, apresenta os seis tipos de superfícies que foram testadas. Para cada tipo de superfície foram estu- dados os processos de ebulição com e sem confinamento.

Tabela.1 - Tipos de superfícies estudadas.

Superfície Disco de cobre

Superfície Lisa Disco de cobre sem deposição Superfície Rugosa Disco de cobre sem deposição

Sup. Lisa comMag_10nm

Disco de cobre liso com deposição de maguemita (d=10nm)

Sup. Rugosa com Mag_10nm

Disco de cobre rugoso com deposi- ção de maguemita (d=10nm)

Sup. Lisa com Mag_80nm

Disco de cobre liso com deposição de maguemita (d=80nm)

Sup. Rugosa com Mag_80nm

Disco de cobre rugoso com deposi- ção de maguemita (d=80nm).

Durante a realização dos testes em regime de ebulição nucleada seguiu-se sempre a mesma rotina, a fim de manter as mesmas condições iniciais e repetibilidade dos resultados:

1ª Etapa – Preparação das Nanoestruturas:

Na presente pesquisa as nanopartículas de maguemita (γ- Fe2O3)

utilizadas foram produzidas pelo Instituto de Física da Universidade de Brasília (NFA). As nanopartículas de γ – Fe2O3 utilizadas no trabalho

são de dois diâmetros médios, 10nm e 80nm, e foram sintetizadas se- guindo o método de Massart (1982), através da precipitação de sais de Fe2+ e Fe3+ em meio alcalino e disperso em água.

O processo de preparação das nanoestruturas se inicia com a preparação da solução aquosa contendo o tipo de nanopartículas, con- forme ilustrado na Figura. 3.7 a-c. Nessa primeira etapa, as nanopartícu- las de maguemita são adicionadas a um fluido base, nesse caso água destilada (Fig.3.7.a), até se atingir o nível de concentração estabelecido de 0,29 g/L (Fig.3.7.b). Na sequência, a solução contendo o nanofluido passa por um banho ultrassônico afim de dispersar as nanopartículas no fluido base. Dois tamanhos distintos de nanopartículas foram utilizados no trabalho, como descrito anteriormente. As nanoestruturas são produ-

zidas através da deposição de maguemita pelo processo de evaporação. Com o auxílio de uma seringa, uma quantidade volumétrica do nanoflu- ido é colocada sobre o disco de cobre, cuja face oposta está colada a um skin heater conectado a uma fonte de tensão, Fig.3.7.c. A passagem de corrente elétrica promove o aquecimento do disco de cobre e, conse- quentemente, a evaporação do líquido, restando apenas as nanopartícu- las depositadas e aderidas à superfície de cobre. Durante a etapa de re- vestimento, respeitou-se sempre o mesmo intervalo de tempo de deposi- ção, cerca de 45 minutos, e tensão aplicada, de 5V.

Figura3.7 - Preparação das nanoestruturas. a) adição de nanopartículas ao fluido base, b) nanofluido a concentração desejada, c) revestimento das nanoestruturas.

(a) (b) (c)

2ª Etapa – Limpeza:

Toda a vidraria utilizada para conter o fluido de trabalho (HFE7100), antes de se proceder ao carregamento da câmara de ebuli- ção, era lavada com álcool e acetona e secada com auxílio de uma pisto- la de ar quente. O fluido de trabalho era colocado em um balão volumé- trico e aquecido a alguns graus acima de sua temperatura de saturação com a finalidade de eliminar a presença de gases não condensáveis. Antes do carregamento do fluido de trabalho na câmara de ebulição era feito vácuo a fim de eliminar a presença de impurezas no fluido.

3ª Etapa – Carregamento do fluido:

Após o resfriamento do fluido de trabalho o mesmo era colocado na câmara de ebulição por meio de uma mangueira de silicone conecta- da à válvula localizada na parte superior da bancada. Antes da abertura da válvula, foi tomado o cuidado de se manter uma coluna de líquido na

mangueira, a fim de se evitar a entrada de bolhas de ar na câmara de ebulição.

Conforme descrito na seção 3.2, p.44, a câmara de ebulição con- siste de um tubo de vidro de 90mm de diâmetro interno e altura de 175mm. Assim, a altura média da coluna de líquido dentro do tubo foi de aproximadamente 35mm,o que corresponderia a cerca de 100mLdo fluido de trabalho HFE7100.

4ª Etapa – Procedimentos dos testes:

Antes do início dos testes, eram ligados a fonte de potência ICEL PS6000, o sistema de aquisição HP 34970, o computador e os banhos termostáticos. Um dos banhos termostáticos controlava por meio de convecção forçada a água ao redor da câmara de ebulição e o segundo controlava a pressão no interior da mesma através de circulação de água na serpentina, como explicado anteriormente. Quando a leitura do ter- mopar do tipo K em contato com o líquido no interior da câmara de ebulição indicava a temperatura de saturação de 61°C,o software LAB- VIEW era inicializado e os testes eram iniciados.

O programa executava as rotinas pré-estabelecidas pelo pesquisa- dor, fornecendo à seção de teste a potência correspondente aos fluxos de calor pré-definidos. Os fluxos de calor utilizados ocorreram de forma crescente variando entre 5 a 70kW/m², com incrementos de 5 em 5kW/m². A fim de garantir a estabilização do processo de ebulição, a cada novo valor de fluxo de calor, o sistema era mantido naquela condi- ção durante 15 minutos. O LABVIEW fazia a aquisição dos dados de temperatura e pressão, com taxas de 3 pontos/s. Apenas os últimos 90 pontos de temperatura adquiridos no intervalo de 15 min foram conside- rados para as análises apresentadas no presente trabalho.