No abstract

У статті наведено огляд та аналіз експериментальних досліджень і методів розрахунку теплопровідності і в'язкості нанофлюідів з частинками Al 2 O 3. Розглянуто вплив основних факторів на властивості переносу нанофлюідів, включаючи концентрацію, розмір і форму наночастинок, спосіб отримання нанофлюідів і т.д. Наведено результати експериментального дослідження теплопровідності і в'язкості модельної системи ізопропіловий спиртнаночастинки Al 2 O 3 при різних концентраціях наночастинок і температурах. Дослідження теплопровідності проводилося двома незалежними методамистаціонарним і нестаціонарним методами нагрітої нитки. В'язкість вимірювалася за допомогою капілярних віскозиметрів. Досліджено також вплив добавки наночастинок на в'язкість холодильного компресорного масла. Результати вимірювань представлені у вигляді простих моделей.

ВведениеРезультаты исследований свойств нанофлюи-дов (жидкостей с добавкой частиц размером от 10 до 100 нм), опубликованные в последние годы, показы-вают возможность существенного целенаправленно-го изменения их теплофизических и теплообменных характеристик по сравнению с традиционными ра-бочими веществами холодильных систем и систем кондиционирования воздуха. В ряде работ получе-но значительное увеличение теплопроводности (λ) не только для нанофлюидов с наночастицами, обла-дающими высокой теплопроводностью (углеродные нанотрубки, наночастицы высокотеплопроводных ме-таллов, как например, золото или медь, но и для на-нофлюидов с наночастицами окислов металлов). Для объяснения причин увеличения теплопроводности в наножидкостях к настоящему времени анализируется несколько основных механизмов: броуновское движе-ние наночастиц, образование высокотеплопроводного жидкого слоя (с толщиной молекулярного уровня) на границе раздела жидкость-наночастица, баллистиче-ский перенос тепловой энергии внутри индивидуаль-ной наночастицы и между наночастицами, который происходит при их контакте, а также влияние класте-ризации наночастиц. В ряде исследований отмечено значительный рост коэффициентов теплоотдачи при различных режимах течения в каналах различной формы и при фазовых переходах.Возможность улучшения энергетических характе-ристик холодильных систем за счёт этого эффекта в настоящее время изучается. Например, в ряде работ показано, что наночастицы окислов металлов могут быть использованы в качестве добавки для повышения растворимости минерального масла с HFC-хладонами, при этом улучшается возврат масла в компрессор и энергетические характеристики холодильной системы (СОР увеличивается до 26 %).Большинство публикаций по свойствам нанофлю-идов посвящено исследованию их теплопроводности. Обзор и краткий анализ этих исследований, приве-денный в работах [1,2], показывает, что результаты измерений теплопроводности существенно расходят-ся между собой, при этом причины этих расхождений остаются неизученными. Очевидно, необходимо про-анализировать влияние основных факторов на точ-ность измерения теплопроводности нанофлюидов и на основе этого анализа разработать методику исследо-вания теплопроводности и получить достоверные дан-ные о теплопроводности «модельного» нанофлюида. Цель и задачи исследованияЦелью настоящей работы явилось получение до-стоверных данных о теплопроводности «модельно-го» нанофлюида (базовая жидкость -изопропиловый спирт, наночастицы -Al 2 O 3 ). Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:-проанализировать основные факторы, влияющие на точность измерения теплопроводности нанофлю-идов;

В статье приведено описание экспериментальной установки, методика проведения эксперимента и обработки данных полученных на адиабатном калориметре, который реализует метод непосредственного нагрева. В работе приведены экспериментальные данные о теплоемкости на линии кипения для чистого спирта и нанофлюидов изопропиловый спирт / наночастицы Al2O3 на трех концентрациях. Полученные данные указывают, что примеси наночастиц Al2O3 способствуют уменьшению теплоемкости изопропилового спирта в жидкой фазе.В работе предложена новая «трехфазная» модель прогнозирования теплоемкости нанофлюидов, в которой фигурирует избыточная мольная теплоемкость. Выполненный анализ показывает, что величина избыточной теплоемкости нанофлюидов может быть связана с увеличением гидродинамического радиуса наночастиц при изменении температуры и концентрации наночастиц в изопропиловом спирте.