Прогнозирование теплопроводности наножидкостей с учетом полидисперсности наночастиц
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.17395027Ключевые слова:
наночастицы, наножидкость, теплопроводность, полидисперсностьЛицензия
Аннотация
Представлен подход для анализа зависимости теплопроводности наножидкости от полидисперсности наночастиц с использованием функции плотности распределения объемной доли дисперсной фазы по размерам, которая явным образом связана со счетной функцией распределения наночастиц по размерам. Получено соотношение для расчета относительной теплопроводности как функции объемной доли и функции распределения наночастиц по размеру. В предположении, что дисперсная фаза распределена по Гауссовскому закону, определена истинная относительная теплопроводность наножидкости как среднеинтегральное значение на интервале изменения относительного размера наночастиц. На примере обработки экспериментальных данных по теплопроводности наножидкостей SiO2/терминал-60 и Al2O3/вода показано влияние степени полидисперсности наночастиц на их теплопроводность. Установлено, что уменьшение полидиперсности наночастиц приводит к повышению теплопроводности наножидкостей.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Choi, S. U. S. Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles / S. U. S. Choi, J. A. Eastman // Int. Mechan. Engineering congress and exhibition. San Francisco. – 1995. – P. 99-105.
2. Использование метода регулярного режима для экспериментального определения теплопроводности жидкости // Ю. В. Шацких, А. В. Костановский, М. Г. Зеодинов, В. А. Милютин // Теплофизика высоких температур. – 2023. – Т.61. – №4. – С. 525-529.
3. Devendiran, D. K. A review on preparation characterization properties and applications of nanofluids / D. K. Devendiran, V. A. Amirtham // Renew. Sustain. Energy Rev. – 2016. – V.60. – P. 21-40.
4. Magnetic properties of ferromagnetic ultrafine particles prepared by vacuum evaporation on running oil substrate / H. Akoh, Y. Tsukasaki, S. Yatsuya, A. Tasaki // J. Cryyst. Crowth. – 1978. – V.45. – P. 495-500.
5. Zhu, H. A novel one-step chemical method for preparation of copper nanofluids / H. Zhu, Y. Lin, Y. Yin // J. Colloid and Interface Science. – 2004. – V.277. – P. 100-103.
6. Pak, B. C. Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particle / B. C. Pak, Y. I. Cho // Int. J. Exp. Heat Transf. – 1988. – V.11. – P. 151-170.
7. Ultrasound-assisted green synthesis of nanocrystalline ZnO in the ionic liquid [hmin] / E. K. Coharshadi, Y. Ding, M. N. Jorabehi, P. Nancarrow // Ultrasonics Sonochemistry. – 2009. – V.16. – P. 120-123.
8. The effect of reaction temperature on the structural and magnetic properties on the structural and magnetic properties of nano CoFe2O4 / T. Prabhakaran, R. V. Mangalaraja, J. C. Denardin, J. A. Jimenez // Ceram. Int. 2017. – V.43. – P. 5599-5606.
9. Synthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles for thermoelectric application / N. K. Devaraj, T. C. Han, P. L. Low [et al.] // Mater. Res Innov. – 2014. – V.18. – S. 6-250-S6-353.
10. Das, P. K. A review based on the effect and mechanism of thermal conductivity of normal nanofluids and hybrid nanofluids / P. K. Das // J. of Molecular Liquids. – 2017. – V. 240. – P. 420-446.
11. A review of thermal conductivity data, mechanisms and models for nanofluids / J. H. Lee, S. H. Lee, C. Choi [et al.] // Int. J. Micro-Nano Scale Transp. – 2010. – V.1 – № 4. – P. 269-322.
12. Wang, B. X. A fractal model for predicting the effective thermal conductivity of liquid with suspension of nanoparticles / B. X. Wang, L. P. Zhou, X. F. Peng // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2003. – V. – № 14. – P. 2665-2672.
13. Effect of aggregation and interfacial thermal resistance on thermal conductivity of nanocomposites and colloidal nanofluids / W. Evans, R. Prasher, J. Fish [et al.] // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2008. – V. 51(5-6). – P. 1431-1432.
14. Коузов, П. А. Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. – Ленинград: Химия, 1987. – 264 с.
15. Model for heat conduction in nanofluids / D. H. Kumar, H.E. Patel, V. R. Kumar [et al.] // Phys. Rev. Lett. – 2004. – V.93. – №14. – P. 144301.
16. Вдовин, О. В. Сравнительный анализ теоретических моделей определения теплопроводности наножидкости / О. В. Вдовин, Е. Н. Слободина, А. Г. Михайов // Омский научный вестник. – 2024. – Т. 8. – №1. – С. 49-56.
17. Influence of temperature and synthesis time on shape and size distribution of Fe3O4 nanoparticles obtained by ageing method / A. G. Muradova, M. P. Zyatseva, A. Z. Sharapaev, E. V. Yurtov // Colloid Surf. – 2016. – A509. – P. 229-234.
REFERENCES LIST
1. Choi, S. U. S. Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles / S. U. S. Choi, J. A. Eastman // Int. Mechan. Engineering congress and exhibition. San Francisco. – 1995. – P. 99-105.
2. Ispolzovanie metoda reguliarnogo rezhima dlia eksperimentalnogo opredeleniia teploprovodnosti zhidkosti // Iu. V. Shatskikh, A. V. Kostanovskii, M. G. Zeodinov, V. A. Miliutin // Teplofizika vysokikh temperatur. – 2023. – T.61. – №4. – S. 525-529.
3. Devendiran, D. K. A review on preparation characterization properties and applications of nanofluids / D. K. Devendiran, V. A. Amirtham // Renew. Sustain. Energy Rev. – 2016. – V.60. – P. 21-40.
4. Magnetic properties of ferromagnetic ultrafine particles prepared by vacuum evaporation on running oil substrate / H. Akoh, Y. Tsukasaki, S. Yatsuya, A. Tasaki // J. Cryyst. Crowth. – 1978. – V.45. – P. 495-500.
5. Zhu, H. A novel one-step chemical method for preparation of copper nanofluids / H. Zhu, Y. Lin, Y. Yin // J. Colloid and Interface Science. – 2004. – V.277. – P. 100-103.
6. Pak, B. C. Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particle / B. C. Pak, Y. I. Cho // Int. J. Exp. Heat Transf. – 1988. – V.11. – P. 151-170.
7. Ultrasound-assisted green synthesis of nanocrystalline ZnO in the ionic liquid [hmin] / E. K. Coharshadi, Y. Ding, M. N. Jorabehi, P. Nancarrow // Ultrasonics Sonochemistry. – 2009. – V.16. – P. 120-123.
8. The effect of reaction temperature on the structural and magnetic properties on the structural and magnetic properties of nano CoFe2O4 / T. Prabhakaran, R. V. Mangalaraja, J. C. Denardin, J. A. Jimenez // Ceram. Int. 2017. – V.43. – P. 5599-5606.
9. Synthesis and characterization of zinc oxide nanoparticles for thermoelectric application / N. K. Devaraj, T. C. Han, P. L. Low [et al.] // Mater. Res Innov. – 2014. – V.18. – S. 6-250-S6-353.
10. Das, P. K. A review based on the effect and mechanism of thermal conductivity of normal nanofluids and hybrid nanofluids / P. K. Das // J. of Molecular Liquids. – 2017. – V. 240. – P. 420-446.
11. A review of thermal conductivity data, mechanisms and models for nanofluids / J. H. Lee, S. H. Lee, C. Choi [et al.] // Int. J. Micro-Nano Scale Transp. – 2010. – V.1 – № 4. – P. 269-322.
12. Wang, B. X. A fractal model for predicting the effective thermal conductivity of liquid with suspension of nanoparticles / B. X. Wang, L. P. Zhou, X. F. Peng // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2003. – V. – № 14. – P. 2665-2672.
13. Effect of aggregation and interfacial thermal resistance on thermal conductivity of nanocomposites and colloidal nanofluids / W. Evans, R. Prasher, J. Fish [et al.] // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2008. – V. 51(5-6). – P. 1431-1432.
14. Kouzov, P. A. Osnovy analiza dispersnogo sostava promyshlennykh pylei i izmelchennykh materialov. – Leningrad: Khimiia, 1987. – 264 s.
15. Model for heat conduction in nanofluids / D. H. Kumar, H.E. Patel, V. R. Kumar [et al.] // Phys. Rev. Lett. – 2004. – V.93. – №14. – P. 144301.
16. Вдовин, О. В. Сравнительный анализ теоретических моделей определения теплопроводности наножидкости / О. В. Вдовин, Е. Н. Слободина, А. Г. Михайов // Омский научный вестник. – 2024. – Т. 8. – №1. – С. 49-56.
17. Influence of temperature and synthesis time on shape and size distribution of Fe3O4 nanoparticles obtained by ageing method / A. G. Muradova, M. P. Zyatseva, A. Z. Sharapaev, E. V. Yurtov // Colloid Surf. – 2016. – A509. – P. 229-234.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Вестник Донецкого университета. Серия 04. Технические науки» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
