Охлаждающие наножидкости на основе оксида графена для тепловых двигателей

Приведены результаты экспериментальных исследований теплопроводности, теплоёмкости, вязкости и плотности охлаждающих «наножидкостей», представляющих собой двухфазную смесь водного раствора этиленгликоля и наночастиц оксида графена. Оксид графена, который представляет собой слоистое соединение мульти-графена с ковалентно связанным кислородом, с количеством слоёв от 1 до 10, получали ультразвуковой эксфолиацией оксида графита. Известные теоретические модели по значениям теплопроводности и вязкости двухфазных наножидкостей могут не совпадать с экспериментальными данными, что затрудняет использование данных моделей для прогнозирования свойств создаваемых наножидкостей. Показано влияние концентрации частиц оксида графена и температуры наножидкостей на их теплопроводность, теплоёмкость, вязкость и плотность. При выборе существующих или создании и исследовании новых охлаждающих жидкостей целесообразно сравнивать не отдельные её физические свойства (например, коэффициент теплопроводности или вязкость), а весь комплекс величин (теплопроводность, вязкость, теплоёмкость, плотность), определяющий их «охлаждающие» свойства, названный комплексом охлаждения. Представлена количественная оценка комплекса охлаждения для воды и тосола и исследованной наножидкости. Различия в технологиях получения наночастиц, в их размерах, формах, концентрациях, а также физических свойствах базовых жидкостей, влияют на теплопроводность, теплоёмкость, вязкость и плотность охлаждающих наножидкостей и, как следствие, на коэффициент теплоотдачи. Полученные результаты измерения коэффициента теплопроводности, вязкости, теплоёмкости и плотности охлаждающей наножидкости позволяют обоснованно подойти к экспериментальным исследованиям особенностей теплообмена между нагретой стенкой детали и охлаждающей жидкостью при различных скоростях теплоносителя, его давлениях, температурах и концентрациях наночастиц.

охлаждающая наножидкость, оксид графена, теплопроводность, теплоёмкость, вязкость, плотность, комплекс охлаждения

1. Михеев М.А. Основы теплопередачи. - М.: Энергия, 1977. - 344 с.

2. Дымент О.Н., Казанский К.С., Мирошников А.М. Гликоли и другие производные окисей этилена и пропилена. - М.: Химия, 1976. - 373 с.

3. Юренев В.Н., Лебедев П.Д. Теплотехнический справочник, том 2. - М.: Энергия, 1976. - 897 с.

4. Choi S.U.S. Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles // Developments and Applications of Non-Newtonian Flows. - 1995. - FED-231/MD66, ASME, New York. - P. 99-105.

5. Mehrali M. et al. Investigation of thermal conductivity and rheological properties of nanofluids containing graphene nanoplatelets // Nanoscale Research Letters. - 2014. - 12 p. - DOI: 10.1186/1556-276X-9-15.

6. Рудяк В.Я. Моделирование коэффициентов переноса наножидкостей // Наносистемы: физика, химия, математика. - 2010. - Т. 1. - № 1. - С. 156-177.

7. Шимчук Н.А., Геллер В.З. Влияние различных факторов на теплопроводность нанофлюидов // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. -2014. - Т. 6. - № 11 (72). - С. 35-40.

8. Shanthi R., Anandan S.S., Ramalingam V. Heat transf er enhancement using nanofluids. An overview // Thermal Science. - 2012. - Vol. 16. - No. 2. - P. 423-444. - DOI: 10.2298/TSCI110201003S.