ФИЗИКА И МЕХАНИКА ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В ТЕЧЕНИЯХ НАНОЖИДКОСТЕЙ

Описание

Аннотация

Наножидкости - новый тип дисперсных флюидов, состоящих из несущей жидкости и твердых наночастиц. Необычные свойства наножидкостей, в частности их высокая теплопроводность, делают их весьма перспективным рабочим телом во многих теплофизических приложениях: для охлаждения различных устройств, при создании новых систем транспортировки и производства тепловой энергии и т.п. Это требует систематического изучения теплообменных свойств наножидкостей. В данной статье представлены результаты измерения коэффициента теплоотдачи ламинарного и турбулентного течений в миниканале с круговым поперечным сечением наножидкостей на основе дистиллированной воды с частицами оксидов кремния, алюминия и меди. Максимальная объемная концентрация частиц не превышала 2 %. Изучена зависимость коэффициента теплоотдачи от концентрации наночастиц и их размера. Показано, что при использовании наножидкости можно ожидать существенного повышения коэффициента теплоотдачи по сравнению с соответствующим значением для воды. Однако получаемый результат существенно зависит от режима течения. В ламинарном течении превышение коэффициента теплоотдачи обусловлено только увеличением коэффициента теплопроводности наножидкости, тогда как в турбулентном получаемый эффект обусловлен соотношением вязкости и теплопроводности наножидкости. Вязкость и теплопроводность наножидкостей зависят не только от объемной концентрации наночастиц, но также от их размера и материала и не описываются классическими теориями. Этим объясняется, в частности, широкий разброс и противоречивость литературных данных, где влияние указанных факторов (размеров наночастиц и их материала) не рассматривалось и не учитывалось. Экспериментально и методом молекулярной динамики показано, что вязкость наножидкости с уменьшением размера дисперсных частиц растет, тогда как теплопроводность падает. Впервые экспериментально установлено, что коэффициент вязкости наножидкости зависит от материала частиц. Показано, что коэффициент теплопроводности наножидкости тем больше, чем выше плотность частиц.