Fluidos de transferência de calor – Eficiência superior através de nanofluidos sonicados

Ultrapassar os limites da condutividade térmica dos fluidos de transferência de calor! Criar nanofluidos estáveis com dispersão ultra-sónica e elevar a condutividade térmica com fluidos de transferência de calor de tamanho nano. Os sonicadores do tipo sonda da Hielscher são dispersores altamente eficientes e fiáveis para a produção de nanofluidos.

Benefícios da dispersão ultra-sónica em fluidos de transferência de calor à base de nanofluidos

Os nanofluidos dispersos por ultra-sons apresentam uma dispersão excecionalmente uniforme e uma estabilidade a longo prazo, melhorando a funcionalidade dos fluidos de transferência de calor através de uma melhor condutividade térmica.

• Condutividade térmica melhorada
  A dispersão uniforme aumenta a área de superfície efectiva das nanopartículas que interagem com o fluido, aumentando a transferência de calor por condução.
• Melhoria da estabilidade a longo prazo
  Os nanofluidos sonicados apresentam uma sedimentação e aglomeração significativamente reduzidas, assegurando um desempenho térmico previsível e consistente.
• Escalabilidade e repetibilidade
  Os sonicadores do tipo sonda com potências de 100 W a 16 kW podem ser dimensionados tanto para a formulação à escala laboratorial como para a produção industrial, permitindo um controlo preciso da entrada de energia e do tempo de processamento.
• Compatibilidade com diversos sistemas de fluidos
  A ultrassonografia é aplicável a um amplo espetro de fluidos de base – desde água e glicóis até óleos com elevado ponto de ebulição e fluidos sintéticos de transferência de calor utilizados em ambientes extremos.

Fluidos de transferência de calor – Melhor como Nanofluidos

Os fluidos de transferência de calor (HTFs) são componentes críticos em sistemas térmicos numa vasta gama de indústrias – desde a produção de energia solar e o fabrico de produtos químicos até ao arrefecimento de automóveis e eletrónica. O seu principal papel é absorver, transportar e dissipar a energia térmica de forma eficiente, mantendo a estabilidade operacional e evitando o sobreaquecimento em ambientes de alta e baixa temperatura.
Tradicionalmente, os fluidos de transferência de calor incluem água, etilenoglicol, óleos minerais e fluidos sintéticos. No entanto, à medida que as exigências tecnológicas de controlo térmico aumentam – particularmente em sistemas miniaturizados e de alta densidade de potência – os limites de condutividade térmica dos fluidos convencionais estão a tornar-se um estrangulamento.
É aqui que os nanofluidos entram em ação.
Os nanofluidos são suspensões coloidais de nanopartículas (normalmente com menos de 100 nm) em fluidos de base. Estas nanopartículas – óxidos metálicos (p. ex., Al₂O₃, ZnO), metais (p. ex., Cu, Ag), estruturas à base de carbono (p. ex., grafeno, nanotubos de carbono) – aumentam drasticamente a condutividade térmica, o coeficiente de transferência de calor por convecção e o calor específico do fluido.
Para serem fiáveis e práticos de utilizar, os nanofluidos devem cumprir um aspeto crucial: a estabilidade a longo prazo. Sem uma dispersão estável e uniforme, as nanopartículas tendem a aglomerar-se, sedimentar ou reagir com o fluido de base – comprometendo não só o desempenho térmico, mas também a segurança e a longevidade do sistema.
 

Os homogeneizadores ultra-sónicos são capazes de produzir nanofluidos estáveis que satisfazem os requisitos para o fabrico de fluidos de transferência de calor de elevado desempenho.

Dispersores ultra-sónicos para a produção de fluidos de transferência de calor

Processamento por ultra-sons – utilizando especificamente sonicadores de tipo sonda – é um método comprovado e escalável para produzir nanofluidos de alto desempenho com estabilidade e reprodutibilidade superiores.

Mas o que torna a sonicação tão eficaz?
Explicando o seu mecanismo de funcionamento altamente eficaz, a dispersão ultra-sónica baseia-se na cavitação acústica: a formação, o crescimento e o colapso implosivo de microbolhas num meio líquido quando expostas a ultra-sons de alta intensidade e baixa frequência (normalmente a cerca de 20 kHz). Este fenómeno físico gera forças de cisalhamento locais intensas, microjactos e ondas de choque, que são suficientemente potentes para:

• Separar aglomerados e agregados de nanopartículas
• Conseguir uma dispersão uniforme de nanopartículas em fluidos viscosos ou de elevada tensão superficial
• Facilitar a humidificação das superfícies das partículas pelo fluido de base
• Reduzir o tamanho das partículas (em alguns casos, até à escala das partículas primárias)
• Além disso, a sonicação é uma abordagem não química e pouco aditiva que minimiza a necessidade de surfactantes ou agentes dispersantes – preservando assim as propriedades físico-químicas tanto do fluido como das nanopartículas.

 
Pode encontrar protocolos para várias formulações de nanofluidos aqui!
 

Dispersão ultra-sónica de nanopartículas – redução eficaz do tamanho das partículas e dispersão uniforme

Sonicadores Hielscher para a produção de nanofluidos de transferência de calor

A utilização da dispersão ultra-sónica na produção de fluidos de transferência de calor à base de nanofluidos é mais do que uma opção de processamento – é uma necessidade para obter soluções de gestão térmica fiáveis e de elevado desempenho em ambientes exigentes. À medida que a investigação continua a descobrir novos produtos químicos de nanopartículas e combinações de fluidos de base, a sonicação destaca-se como uma técnica fundamental que permite a sua implementação prática.
Os homogeneizadores ultra-sónicos da Hielscher estão disponíveis como dispersores de bancada e de grau totalmente industrial, facilitando o aumento de escala linear desde o teste da formulação até ao fabrico comercial.

Para implementação técnica, recomendações de equipamento ou parâmetros de processo detalhados adaptados aos seus sistemas de nanofluidos específicos, contacte os nossos especialistas em sonicação.
 

Conceção, fabrico e consultoria – Qualidade fabricada na Alemanha

Os ultrassons Hielscher são conhecidos pelos seus elevados padrões de qualidade e design. A robustez e a facilidade de operação permitem a integração harmoniosa dos nossos ultrassons nas instalações industriais. As condições difíceis e os ambientes exigentes são facilmente controlados pelos ultrassons Hielscher.

A Hielscher Ultrasonics é uma empresa certificada pela ISO e dá especial ênfase aos ultrassons de alto desempenho com tecnologia de ponta e facilidade de utilização. Naturalmente, os ultrassons da Hielscher estão em conformidade com a CE e cumprem os requisitos da UL, CSA e RoHs.

O quadro seguinte dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximada dos nossos ultra-sons: