An experimental study of Al2O3 nаnoparticles influence on caloric properties of propylene glycol based coolants

Abstract

Нанофлюїди є перспективними теплоносіями, застосування яких сприяє підвищенню загальної ефективності енергетичних систем. Основною перепоною на шляху практичного застосування нанотеплоносіїв на основі водних розчинів пропілен гліколю є відсутність точних даних з їхніх тепло фізичних властивостей. В роботі виконано експе риментальне дослідження (методом адіабатної калориметрії) теплоємності та параметрів фазо вих перетворень тверда фаза -рідина пропілен гліколю та теплоносія на основі водного розчи ну пропіленгліколю. Виконано експериментальне дослідження теплоємності рідкої фази теплоносія на основі водного розчину пропіленгліколю з доміш ками наночастинок Al 2 O 3 (до 2,01 мас. %) в інтер валі температур 235…338 K та пропіленгліколю з домішками наночастинок Al 2 O 3 (1,03 мас. %) у інтервалі температур 268…335 K. Виконано зіставлення температурної залеж ності ефективної теплоємності теплоносіїв зі змі ною їхньої внутрішньої структури. Показано, що додавання води до пропіленгліколю збільшує тем пературу і теплоту фазового переходу тверда фаза -рідина (теплота фазового переходу пропі ленгліколю складає 37,85 Дж•г -1 , теплоносія про піленгліколь/вода (54/46 мас. %) -77,97 Дж•г -1 ). Показано, що домішки наночастинок Al 2 O 3 , як в пропіленгліколі, так і в теплоносії на основі вод ного розчину пропіленгліколю, сприяють зменшен ню теплоємності рідини. Теплоємність зменшуєть ся приблизно пропорційно зростанню концентрації наночастинок. Ефект зменшення теплоємності про являється у більшій мірі при високих темпера турах (на 3,9 % при 265 K та на 5,0 % при 325 K для нанотеплоносія з концентрацією наночастинок Al 2 O 3 2,01 мас. %). Отримані результати покращать якість проек тування теплообмінного обладнання з застосуван ням нанотеплоносіїв. Результати є корисними для розробки методів прогнозування питомої теплоєм ності нанофлюїдів Ключові слова: теплоносій, пропіленгліколь, нано частинки, калоричні властивості, теплоємність, фазовий перехід, температура плавлення, адіа батний калориметр