Наведено результати експериментального дослiдження внутрiшнiх характеристик процесу кипiння у вiльному об'ємi холодоагенту R141b, розчину R141b/поверхнево-активна речовина Span-80 i нанофлюїду R141b/Span-80/наночастинки TiO 2 на поверхнях з нержавкої сталi й тефлону. Вимiри вiдривного дiаметра бульбашок, частоти вiдриву бульбашок та густини центрiв зародкоутворення проведено при атмосферному тиску в дiапазонi густини теплового потоку вiд 3,0 до 7,5 кВт•м-2. Дослiдження показали, що вiдривний дiаметр бульбашок при кипiннi нанофлюїду на поверхнi нержавкої сталi становить 0,7 мм, на тефлоновiй поверхнi-0,45 мм. При цьому добавки наночастинок до розчину R141b/Span-80 призводять до зменшення вiдривного дiаметра бульбашок на тефлоновiй поверхнi. На поверхнi нержавкої сталi спостерiгався протилежний ефект. Показано, що добавки наночастинок TiO2 до розчину R141b/Span-80 у 2-8 разiв зменшують кiлькiсть активних центрiв зародкоутворення. Цей ефект залежить вiд густини теплового потоку та типу поверхнi кипiння. Виявлено, що при кипiннi R141b i R141b/Span-80 зi збiльшенням густини теплового потоку зростає рiзниця мiж значеннями густини активних центрiв зародкоутворення на тефлоновiй поверхнi й на поверхнi нержавкої сталi. При густинi теплового потоку 7,5 кВт•м-2 кiлькiсть активних центрiв зародкоутворення на тефлоновiй поверхнi нижча у 2 рази, нiж на поверхнi нержавкої сталi. При кипiннi нанофлюїду в дослiдженому дiапазонi густини теплового потоку тип поверхнi не позначається на кiлькостi активних центрiв зародкоутворення i частотi вiдриву бульбашок. За результатами дослiдження встановлено, що частота вiдриву бульбашок при кипiннi холодоагенту R141b i розчину R141b/Span-80 на тефлоновiй поверхнi у 1,5-2 рази нижча, нiж на поверхнi нержавкої сталi. Отриманi експериментальнi данi можуть бути використанi для прогнозування коефiцiєнта тепловiддачi при кипiннi розчину R141b/Span-80 i нанофлюїду R141b/ Span-80/TiO 2 Ключовi слова: нанофлюїд, вiдривний дiаметр, частота вiдриву бульбашки, густина центрiв зародкоутворення

No abstract

Experimental results for homogeneous nucleation of water droplets in the presence of argon, nitrogen and, for the first time, nitrous oxide, as carrier gases are reported. The main objective of the study was to investigate the effects of different carrier gases on the nucleation rate. These gases differ in the number of atoms comprising the molecule, which affects the expansion ratio required to reach the target nucleation temperature. The experiments cover nucleation temperatures from 220 to 260 K, nucleation pressures from 40 to 73 kPa, supersaturations of 6.5 to 20, and nucleation rates ranging from about 4×105 to 4×109 cm-3 s-1. The new data obtained with a modernized expansion chamber utilizing the nucleation pulse method show good agreement with available literature data. Another important point of our work is the application of real gas corrections to calculate the nucleation temperature and supersaturation. The results show that the influence of carrier gases on nucleation rate in the investigated pressure range is modest (less than a factor of 7), while without the real gas correction the apparent effect of carrier gas is significant with differences as high as factor of 90.

Наведено результати експериментального дослiдження теплофiзичних властивостей холодоагенту R141b, розчину R141b/поверхнево-активна речовина (ПАР) Span-80 i нанофлюїду R141b/Span-80/наночастинки TiO 2 . Вмiст як ПАР, так i наночастинок TiO 2 у об'єктах дослiдження складав 0,1 мас. %. Вимiри проведено на лiнiї кипiння в iнтервалах температур (273...293) K для густини, (293...343) K для поверхневого натягу, (300...335) K для динамiчної в'язкостi, (293...348) K для теплопровiдностi, (261...334) K для iзобарної теплоємностi. Показано, що вплив ПАР та наночастинок TiO 2 на густину холодоагенту R141b був незначним i сумiрним iз невизначенiстю експериментальних даних (до 0,08 %). Добавки сумiсно ПАР та наночастинок TiO 2 сприяли зниженню поверхневого натягу R141b на величину до 0,3 % у порiвняннi з чистим R141b. Добавки сумiсно ПАР та наночастинок TiO 2 в R141b сприяли збiльшенню в'язкостi на (0,8...1,0 холодоагенту (0,3...1) %. Було зафiксовано зниження на (1,5...2,0 (до 1,0 %). ) %, а добавки ПАР призводилили до суттєвого зниження в'язкостi -на (3,5...5,0) % у порiвняннi з в'язкiстю чистого R141b. Показано, що добавки ПАР в R141b суттєво не впливають на теплопровiднiсть (ефект не перевищував 0,25 %), а добавки сумiсно ПАР та наночастинок TiO 2 призводять до збiльшення теплопровiдностi ) % питомої iзобарної теплоємностi при введеннi у R141b сумiсно ПАР та наночастинок TiO 2 та незначне збiльшення теплоємностi при додаваннi ПАР Зроблено висновок, що вплив добавок наночастинок та ПАР на теплофiзичнi властивостi холодоагенту R141b є неоднозначним та непрогнозованим. Результати експериментальних дослiджень впливу наночастинок на теплофiзичнi властивостi холодоагенту пiдтверджують необхiднiсть розробки методiв моделювання цих властивостей на основi урахування наявностi на поверхнi наночастинок структурованої фази базової рiдини або ПАР.Ключовi слова: холодоагент R141b, нанофлюїд R141b/ наночастинкиTiO 2 , густина, поверхневий натяг, питома iзобарна теплоємнiсть, теплопровiднiсть, в'язкiсть UDC 621.564.2:[536.22+536.632+538.953+538.93] 34 ing the nanofluids thermophysical properties and for the modeling of heat transfer processes.

Як один із перспективних і недорогих способів інтенсифікації процесів кипіння холодоагентів у випарниках холодильних машин останнім часом розглядається введення в склад робочого тіла наночастинок. Наявні в даний час експериментальні дослідження в цій області нечисленні й суперечливі. Тому дослідження впливу добавок наночастинок на процес кипіння модельного холодоагенту є актуальними. В роботі наведено результати експериментального дослідження впливу добавок наночастинок TiO2 (0,1 мас. %) і поверхнево-активної речовини (ПАР) Span80 (0,1 мас. %) в холодоагент R141b на коефіцієнт тепловіддачі при кипінні у вільному об’ємі. При проведенні експерименту густина теплового потоку варіювалася від 5 до 60 кВт·м-2, значення тиску підтримувалися рівними 0,2, 0,3 і 0,4 МПа. Експерименти проведено при кипінні об'єктів дослідження на двох поверхнях нагріву, які відрізнялися ступенем змочування холодоагентом R141b: на поверхні з нержавкої сталі та на поверхні, вкритій тонким шаром фторопласту. Встановлено, що при кипінні на поверхні, вкритій фторопластом, спостерігаються значно більші значення перегріву в порівнянні з кипінням на сталевій поверхні, а відтак, менші значення коефіцієнту тепловіддачі. Зроблено висновок, що зниження коефіцієнта тепловіддачі при кипінні на поверхні, покритій фторопластом, обумовлено переважно не зміною ступеня змочування, а меншою шорсткістю поверхні фторопластового покриття. Показано, що уведення у холодоагент наночастинок і ПАР призводить до інтенсифікації процесу тепловіддачі при кипінні в діапазонах параметрів, характерних для роботи випарників холодильних систем.