Експериментальне дослідження впливу технологічних аспектів двоступе-невої технології приготування нанофлюїдів на їх стабільність

Автор(и)

  • Б. А. Квасницький Одеський національний технологічний університет, Україна
  • В. О. Борисов Одеський національний технологічний університет, Україна
  • Н. О. Хлієв Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Україна
  • В. П. Желєзний Одеський національний технологічний університет, Україна
  • В. Я. Гоцульський Одеський національний університет імені І. І. Мечникова, Україна
  • Н. Н. Муратов Національний університет «Одеська політехніка» , Україна

DOI:

https://doi.org/10.18524/0367-1631.2023.61.290954

Ключові слова:

нанофлюїд, наночастинки (НЧ) α-Al2O3, агрегативна стабільність, абсорбований шар

Анотація

Нанофлюїди (НФ) можна розглядати як перспективні робочі тіла та теплоносії для енергетичних систем. Домішки наночастинок (НЧ) у рідинах суттєво впливають на їх теплофізичні властивості. Для НЧ, які мали контакт із навколишнім середовищем, характерна наявність сорбованого поверхневого шару з різних компонентів повітря. На сьогоднішній день вплив сорбованого на поверхні НЧ шару на колоїдну стабільність отриманого НФ не досліджено. У статті показано, що попереднє видалення сорбованих на НЧ компонентів повітря сприяє отриманню НФ з підвищеною колоїдною стабільністю. Експериментальні дослідження процесу десорбції НЧ α-Al2O3, що зберігалися в умовах навколишнього середовища, показали, що сорбційний шар складається в основному з води. Розроблено методику приготування НФ. Ця методика включає попередню обробку НЧ вакуумуванням з нагріванням до 200 °С та подальше багаторазове повторення процесів дроблення НЧ в бісерному млині з рідиною і за допомогою ультразвукового диспергатора. Виміряний гідродинамічний розмір (DLS) агрегатів НЧ у НФ, отриманому за зазначеною вище методикою, був меншим, ніж для аналогічного НФ, приготовленого без попередньої обробки НЧ. Отримані результати сприятимуть удосконаленню технології виготовлення колоїдно-стабільних робочих тіл та теплоносіїв для енергетичних систем з високою енергетичною ефективністю.

Посилання

Sadeghianjahromi A., Wang C. C. Heat transfer enhancement in fin-and-tube heat ex-changers – A review on different mechanisms // Renewable Sustainable Energy Rev. – 2021. – Vol. 137. – P. 110470. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110470

Bakthavatchalam B., Habib K., Saidur R., Saha B. B., Irshad K. Comprehensive study on nanofluid and ionanofluid for heat transfer enhancement: A review on current and future perspective // J. Mol. Liq. – 2020. – Vol. 305. – P. 112787. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.112787

Nikulin A., Moita A. S., Moreira A. L. N., Murshed S. M. S., Huminic A., Grosu Y., ... Khliyeva O. Effect of Al2O3 nanoparticles on laminar, transient and turbulent flow of isopropyl alcohol // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2019. – Vol. 130. – P. 1032-1044. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.10.114

Lamosa R. A., Motovoy I., Khliiev N., Nikulin A., Khliyeva O., Moita A. S., ... del Barrio Elena P. Tetralin+ fullerene C60 solutions for thermal management of flat-plate photo-voltaic/thermal collector // Energy Convers. Manage. – 2021. – Vol. 248. – P. 114799. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2021.114799

Железный В. П., Семенюк Ю. В., Хлиева О. Я., Лукьянов Н. Н., Никулин А. Г., Никулина А. С. Перспективы применения нанотехнологий в холодильной технике. Часть 1. Теплофизические свойства нанофлюидов / под ред. В. П. Железного. – Одесса: «Феникс», 2019. – 313 с.

Michaelides E. E. S. Nanofluidics: thermodynamicandtransportproperties. – Switzerland : Springer International Publishing, 2014. – 335 p. http://doi.org/10.1007/978-3-319-05621-0

Zhelezny V., Khliyeva O., Motovoy I., Lukianov N. An experimental investigation and modelling of the thermal and caloric properties of nanofluids isopropyl alcohol-Al2O3 nanoparticles // Thermochim. acta. – 2019. – Vol. 678. – P. 178296. https://doi.org/10.1016/j.tca.2019.05.011

Dey D., Kumar P., Samantaray S. A review of nanofluid preparation, stability, and thermo‐physical properties // Heat Transfer-Asian Research. – 2017. – Vol. 46(8). – P. 1413-1442. https://doi.org/10.1002/htj.21282

Mehta B., Subhedar D., Pancha H., Said Z. Synthesis, stability, thermophysical proper-ties and heat transfer applications of nanofluid – A review // J. Mol. Liq. – 2022. – Vol. 364. – P. 120034. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.120034

Zhelezny V. P., Khanchych K. Y., Motovoy I. V., Nikulina A. S. On the nonmonotonous behavior of the thermal properties of fullerene C60/oxylene solutions // J. Mol. Liq. – 2021. – Vol. 338. – P. 116629. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.116629

Zhelezny V., Motovoy I., Khanchych K., Sechenyh V., Hlek Y. Temperature and concen-tration dependencies of the saturated vapor pressure for the solutions of nanoparticles Al2O3 in isopropanol and fullerenes C60 in o-xylene // J. Mol. Liq. – 2020. – Vol. 319. – P. 114362. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114362

Chakraborty S., Panigrahi P. K. Stability of nanofluid: A review // Appl. Therm. Eng. – 2020. – Vol. 174. – P. 115259. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115259

Боднева В. Л., Кожушнер М. А., Посвянский В. С., Трахтенберг, Л. И. Теория чувствительности структурированных на наноуровне слоев оксидов металлов к газам-восстановителям // Химическая физика. – 2019. – Т. 38, № 1. – С. 75-80. https://doi.org/10.1134/S0207401X19010060

Choi C. H., Yoo S., Oh J. M.Preparation and heat transfer properties of nanoparticle-in-transformer oil dispersions as advanced energy-efficient coolants // Current Applied Physics. – 2008. – Vol. 8(6). –P. 710-712. https://doi.org/10.1016/j.cap.2007.04.060

He Y., Jin Y., Chen H., Ding Y., Cang D., Lu H. Heat transfer and flow behaviour of aqueous suspensions of TiO2 nanoparticles (nanofluids) flowing upward through a vertical pipe // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2007. – Vol. 50(11). – P. 2272-2281. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2006.10.024

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-12-09

Номер

№ 61 (2023)

Розділ

Теплофізика дисперсних систем

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).