ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОЕМКОСТЕЙ НАНОЖИДКОСТЕЙ НА БАЗЕ НАНОЧАСТИЦ Al₂O₃, TiO₂ и CuO АДДИТИВНЫМ МЕТОДОМ

В этом исследовании изучаются теплофизические свойства наножидкостей, уделяя особое внимание их теплоемкости. Наножидкости, состоящие из наночастиц, диспергированных в базовой жидкости, представляют значительный интерес из-за их улучшенных тепловых характеристик по сравнению с традиционными жидкостями. В исследовании используется аддитивный метод – широко используемый метод оценки эффективной теплоемкости наножидкостей. Этот метод подразумевает, что общую теплоемкость наножидкости можно аппроксимировать путем суммирования вкладов каждого компонента в соответствии с его объемом или массовой долей. Данное исследование представляет влияние концентрации наночастиц (1 мас.%, 3 мас.%, 5 мас.%) на эффективную теплоемкость наножидкости на основе TiO₂. Анализ показывает, что ключевыми факторами, влияющими на теплоемкость наножидкости, определенную аддитивным методом, являются теплоемкость отдельных компонентов и концентрация наночастиц. В частности, чем больше разница в теплоемкостях между базовой жидкостью и наночастицами и чем выше концентрация наночастиц, тем больше теплоемкость наножидкости смещается в сторону теплоемкости наночастиц. Расчеты в данной работе показывают, что наиболее существенное снижение теплоемкости происходит в наножидкости, содержащей 5 мас.% наночастиц Al2O3, с водой в качестве базовой жидкости. Напротив, наименьшее снижение наблюдается в наножидкости с 1 масс.% наночастиц Al₂O₃ в 50% водном растворе этиленгликоля.

1. Choi S. Developments and applications of non-Newtonian flows, 1995: Presented at the 1995 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, ... 12-17, 1995, San Francisco, California.

2. Elcock D. Potential impacts of nanotechnology on energy transmission applications and needs / D. Elcock // Argonne National Lab.(ANL), Argonne, IL (United States). – 2007. https://doi.org/10.2172/924389.

3. Manna I. Synthesis, characterization and application of nanofluid – an overview / I. Manna // Journal of the Indian Institute of Science. – 2009. – Т. 89, № 1. – С. 21-33.

4. Nanofluid research and applications: A review / J. Li et al // International Communications in Heat and Mass Transfer. – 2021. – Т. 127. – С. 105543.

5. Sharma A.K. Progress of nanofluid application in machining: a review / A.K. Sharma, A.K. Tiwari, A.R. Dixit // Materials and Manufacturing Processes. – 2015. – Т. 30, № 7. – С. 813-828.

6. Abu-Nada E. Effect of nanofluid variable properties on natural convection in enclosures filled with a CuO–EG–water nanofluid / E. Abu-Nada, A.J. Chamkha // International Journal of Thermal Sciences. – 2010. – Т. 49, № 12. – С. 2339-2352.

7. Thermal conductivity of Cu/TiO2–water/EG hybrid nanofluid: Experimental data and modeling using artificial neural network and correlation / M.H. Esfe et al // International communications in heat and mass transfer. – 2015. – Т. 66. – С. 100-104.

8. Effect of Al2O3 – Cu/water hybrid nanofluid in heat transfer / S. Suresh et al // Experimental Thermal and Fluid Science. – 2012. – Т. 38. – С. 54-60.

9. The effect of alumina/water nanofluid particle size on thermal conductivity / T.P. Teng et al // Applied Thermal Engineering. – 2010. – Т. 30, № 14-15. – С. 2213-2218.

10. Heat transfer enhancement of a radiator with mass-producing nanofluids (EG/water-based Al2O3 nanofluids) for cooling a 100 kW high power system / T.J. Choi et al // Applied Thermal Engineering. – 2020. – Т. 180. – С. 115780.

11. Sarkar J. A critical review on convective heat transfer correlations of nanofluids / J. Sarkar // Renewable and sustainable energy reviews. – 2011. – Т. 15, № 6. – С. 3271-3277.

12. Ethylene Glycol. Thermal Properties of Ethylene Glycol [Electronic resource]. URL: https://www.engineeringtoolbox.com/ethylene-glycol-d_146.html (date of application: 30.08.2024).