ВЛИЯНИЕ НАНОЧАСТИЦ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОДИФИЦИРОВАННЫХ АНТИФРИЗОВ – ОБЗОР

В статье представлен научно-исследовательский обзор современных публикаций, посвященных теплофизическим свойствам антифризов и нанофлюидов на основе этиленгликоля, пропиленгликоля и глицерина, применяемых в теплоэнергетических и инженерных системах. Рассмотрены основные типы низкотемпературных теплоносителей, их температурные диапазоны эксплуатации, а также ключевые требования, предъявляемые к ним при использовании в условиях холодного климата, характерного для регионов с резко континентальными температурными условиями.
Особое внимание уделено анализу влияния добавления наночастиц оксидов металлов и углеродных наноструктур (Al₂O₃, CuO, TiO₂, SiO₂, ZnO, CNT, графен) на теплопроводность, вязкость, плотность и удельную теплоемкость гликолевых теплоносителей. Согласно данным литературы отмечается, что введение наночастиц позволяет существенно повысить коэффициент теплопроводности и интенсивность теплопередачи, однако сопровождается увеличением вязкости, что может приводить к росту гидравлических потерь и энергозатрат на циркуляцию теплоносителя.
В рамках работы выполнен библиометрический анализ научных публикаций за период 2020–2025 гг., позволивший выявить ведущие страны и научные центры, активно развивающие данное направление исследований. Полученные результаты подтверждают перспективность использования наномодифицированных антифризов для повышения энергоэффективности теплотехнических систем и подчеркивают необходимость оптимального подбора состава и концентрации нанодобавок при их практическом применении.

1. Изучение физических свойств антифризов / А.Н. Кувшинов и др. // E-Scio. – 2021. – № 3(54). – С. 195-202.

2. Этиленгликоль или пропиленгликоль: сравнение теплоносителей // HOT STREAM URL: https://hstream.ru/ (дата обращения: 25.10.2025).

3. Сравнительный анализ пропиленгликолевых и этиленгликолевых теплоносителей // Savia https://euroglykol.ru/ (дата обращения: 25.10.2025).

4. Pereira J.E. The pressing need for green nanofluids: A review / J.E. Pereira, A.S. Moita, A.L.N. Moreira // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2022. – Vol. 10, Issue 3, https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107940.

5. Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles / S.U.S. Choi et al. // ASMEPublications-Fed. – 1995. – № 231. – P. 99-106.

6. Experimental study of heat exchange and hydrodynamics at the laminar flow of nanocoolant based on propylene glycol and Al2O3 nanoparticles / O.Ya. Khlieva et al // International Conference «Energy of Moldova – 2016. Regional aspects of development» 29 September – 01 October, 2016 – Chisinau, Republic of Moldova. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.91780.

7. Дудинских С.В. Применение наножидкостей в системе отопления / С.В. Дудинских, Е.О. Шеремет // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. ВГ Шухова. – 2019. – С. 751-757.

8. Progress and challenges in nanofluids research / S.S.J. Krishnan et al // Nanofluid Applications for Advanced Thermal Solutions. – 2023. – P. 327-348. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-15239-9.00012-6.

9. Comprehensive study on nanofluid and ionanofluid for heat transfer enhancement: A review on current and future perspective / B. Bakthavatchalam et al // Journal of Molecular Liquids. – 2020. – Vol. 305. – Article 112787. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.112787.

10. Ajith K. Nanofluids for heat transfer augmentation / K. Ajith, A. Brusly Solomon, M. Sharifpur // Materials for Advanced Heat Transfer Systems. – Woodhead Publishing Series in Energy. – 2023. – P. 1-38. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90498-8.00004-X.

11. Moshfeghi R. An analytical and statistical review of selected researches in the field of estimation of rheological behavior of nanofluids / R. Moshfeghi, D. Toghraie // Powder Technology. – 2022. – Vol. 398. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2021.117076.

12. Das S.K. Heat transfer in nanofluidsa review / S.K. Das, S.U.S. Choi, H.E. Patel // Heat Transfer Engineering. – 2006. – Vol. 27, № 10. – P. 3-19. https://doi.org/10.1080/01457630600904593.

13. Кудинов А.А. Анализ возможности применения наножидкости в качестве теплоносителя для повышения эффективности систем теплоснабжения / А.А. Кудинов, С.К. Зиганшина // Энергосбережение в котельных установках ТЭС и систем теплоснабжения. – Москва: ИНФРАМ, 2016.

14. Харисов И.Д. Применение нанотехнологий для интенсификации теплообмена / И.Д. Харисов, К.В. Осинцев // Энерго-и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых. –2013. – Т. 1, № 1. – С. 290-294.

15. Sekrani, G. Ethylene- and Propylene-Glycol Based Nanofluids: A Literature Review on Their Thermophysical Properties and Thermal Performances / G. Sekrani, S. Poncet // Applied Sciences. – 2018. – Vol. 8, № 11. – Art. 2311. https://doi.org/10.3390/app8112311.

16. Progress and challenges in nanofluids research / S.S.J. Krishnan et al // Nanofluid Applications for Advanced Thermal Solutions. – Elsevier, 2023. – P. 327-348. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-15239-9.00012-6.

17. Nanomaterial-engineered fluids in cooling Systems: From preparation to performance–A comprehensive review / F.S. Mirsafi et al // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2025. https://doi.org/10.1016/j.rser.2025.116309.

18. Wang X.Q. A review on nanofluids – Part I: Theoretical and numerical investigations / X.Q. Wang, A.S. Mujumdar // Brazilian Journal of Chemical Engineering. – 2008. – Vol. 25, № 4. – P. 613-630. https://doi.org/10.1590/S0104-66322008000400001.

19. Improvement of thermal performance through nanofluids in industrial applications: a review on technical aspects / D.D. Mohite et al // Materials Today: Proceedings. – 2024. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-90498-8.00004-X.

20. Suganthi K.S. Metal oxide nanofluids: Review of formulation, thermo-physical properties, mechanisms, and heat transfer performance / K.S. Suganthi, K.S. Rajan // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2017. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.03.043.

21. Rani C.V. Enhancement of thermal properties of fluids with dispersion of various types of hybrid/nanoparticles / C.V. Rani, P. Kumar // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1817. – № 1. – Art. 012023. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1817/1/012023.

22. Nanofluids as a coolant for polymer electrolyte membrane fuel cells: Recent trends, challenges, and future perspectives / D. K. Madheswaran et al // Journal of Cleaner Production. – 2023. – Vol. 424. – Article 138763. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138763.

23. Anomalous thermal conductivity enhancement in nanotube suspensions / S.U.S. Choi et al // Applied Physics Letters. – 2001. – Vol. 79. – P. 2252-2254.

24. Shimchuk N.A. Influence of various factors on the thermal conductivity of nanofluids / N.A. Shimchuk, V.Z. Geller // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2014. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.31386.

25. Enhancement of thermal conductivity with carbon nanotube for nanofluids / M.S. Liu et al // International Communications in Heat and Mass Transfer. – 2005. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2005.05.005.

26. Канцерев П.Н. Наножидкости в холодильной технике / П.Н. Канцерев, В.А. Винокуров // Успехи современной науки. – 2019. – № 2. – С. 13-17.

27. Гирфанова В.В. Анализ возможности применения наножидкости в качестве теплоносителя для повышения эффективности систем теплоснабжения / В.В. Гирфанова, В.И. Велькин // Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – Екатеринбург, 2017. – С. 136-141.

28. Исследования по созданию наножидкостей для энергетики / Б.И. Бондаренко и др. // Экология и промышленность. – 2013. – № 3. – С. 51-55.

29. Nano-coolants for thermal enhancement in heat exchangers: A review of prospects, challenges and applications / A.N. Bello et al // Next Nanotechnology. – 2025. – https://doi.org/10.1016/j.nxnano.2025.100214.

30. Макеев А.Н. Проблемы и перспективы использования наножидкостей в теплоэнергетике / А.Н. Макеев, Я.А. Кирюхин // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – 2022. – № 49(3). – Р. 24-31. https://doi.org/10.21822/2073-6185-2022-49-3-24-31.

31. Морозова М.А. Теплопроводность и вязкость наножидкостей: дис. канд. техн. наук. – Новосибирск, 2019. – 180 с. – Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН.

32. Экспериментальные и расчетные исследования процессов теплообмена при использовании наножидкостей / Е.Н. Слободина и др. // Известия Транссиба. – 2024. – № 2(58). – С. 100-108.

33. Review and comparison of nanofluid thermal conductivity and heat transfer enhancements / W. Yu et al // Heat Transfer Engineering. – 2008. – Vol. 29, № 5. – P. 432-460. https://doi.org/10.1080/01457630701850851.

34. Сулейманов Б.А. Влияние агрегации наночастиц на теплопроводность нанофлюидов / Б.А. Сулейманов, Х.Ф. Аббасов // Журнал физической химии. – 2016. – Т. 90, № 2. – С. 240- 248.

35. Gülüm M. Nanofluids for automotive radiators: Thermophysical properties, opportunities, challenges, and research trends / M. Gülüm, A. Çakmak, S. Osman // Journal of Petroleum Processing and Petrochemicals. – 2025. https://doi.org/10.1016/j.jppr.2025.08.002.

36. Experimental investigation of thermophysical properties of ethylene glycol based secondary fluids // International Journal of Refrigeration. – 2023. – Vol. 155. – P. 137-153. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2023.08.008.

37. Ignatowicz M. Experimental investigation of thermophysical properties of propylene glycol based secondary fluids for ground source heat pumps and indirect refrigeration systems / M. Ignatowicz, B. Palm // International Journal of Refrigeration. – 2024. – Vol. 163. – P. 1-16. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2024.04.009.

38. Next Nanotechnology. Nano-coolants for thermal enhancement in heat exchangers: A review // Next Nanotechnology. – 2025. https://doi.org/10.1016/j.nxnano.2025.100214.

39. Mutuku W.N. Ethylene glycol (EG)-based nanofluids as a coolant for automotive radiator / W.N. Mutuku // Asia-Pacific Journal of Computational Engineering. – 2016. – Vol. 3, Article 1. https://doi.org/10.1186/s40540-016-0021-5.

40. Thermal conductivity and viscosity measurements of ethylene glycol-based Al₂O₃ nanofluids / M.J. Pastoriza-Gallego et al // Discover Nano. – 2011. – Vol. 6, Article 221. https://doi.org/10.1186/1556-276X-6-221.

41. Satti J.R. Measurements of densities of propylene glycol-based nanofluids and comparison with theory / J.R. Satti, D.K. Das, D.R. Ray // Journal of Thermal Science and Engineering Applications. – 2016. https://doi.org/10.1115/1.4032671.

42. Zhang L. Heat transfer characteristics of Cu-based nanofluids in wavy-wall heat exchangers / L. Zhang, J. Sun, P. Qu // Journal of Environmental Chemical Engineering. – 2024. https://doi.org/10.1016/j.jece.2024.112738.

43. Mahbubul I.M. Latest developments on the viscosity of nanofluids / I.M. Mahbubul, R. Saidur, M.A. Amalina // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2012. – Vol. 55, № 4. – P. 874- 885. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2011.10.021.

44. Rudyak V.Y. Thermophysical Properties of Nanofluids / V.Y. Rudyak, A.V Minakov // The European physical journal E. – 2018. https://doi.org/10.1140/epje/i2018-11616-9.

45. Ignatowicz M. Experimental investigation of thermophysical properties of propylene glycol based secondary fluids for ground source heat pumps and indirect refrigeration systems / M. Ignatowicz, B. Palm // International Journal of Refrigeration. – 2024. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2024.11.008.

46. Ignatowicz M. Experimental investigation of thermophysical properties of ethylene glycol based secondary fluidsÉtude expérimentale des propriétés thermophysiques des fluides secondaires à base d'éthylène glycol / M. Ignatowicz, B. Palm // International Journal of Refrigeration. – 2024. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2023.08.008.

47. Экспериментальное исследование теплофизических свойств нанотеплоносителей на основе растворов пропиленгликоль/вода / В.П. Железный и др. // Вестник НТУ «ХПИ», Харьков.

48. Құсаин А.К. Исследование теплофизических свойств наножидкости Al₂O₃ на основе смеси этиленгликоля и воды (40:60) для геотермального применения / А.К. Құсаин, А.Б. Касымов // Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. – 2025. – № 2(18). – С. 421-426. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-52.

49. Thermophysical properties of TiO₂-based mono and hybrid nanofluids / А. Kasymov et al // International Journal of Thermophysics. – 2025. https://doi.org/10.1007/s10765-025-03672-9.

50. СОФТСАЛАТ: QGIS версия 3.44.7. – URL: https://www.softsalad.ru/software/znaniya/geografiya/qgis (дата обращения 20.12.25)