An experimental study of the effect of nanoparticle additives to the refrigerant r141b on the pool boiling process

Abstract

Наведено результати експериментального дослiдження внутрiшнiх характеристик процесу кипiння у вiльному об'ємi холодоагенту R141b, розчину R141b/поверхнево-активна речовина Span-80 i нанофлюїду R141b/Span-80/наночастинки TiO 2 на поверхнях з нержавкої сталi й тефлону. Вимiри вiдривного дiаметра бульбашок, частоти вiдриву бульбашок та густини центрiв зародкоутворення проведено при атмосферному тиску в дiапазонi густини теплового потоку вiд 3,0 до 7,5 кВт•м-2. Дослiдження показали, що вiдривний дiаметр бульбашок при кипiннi нанофлюїду на поверхнi нержавкої сталi становить 0,7 мм, на тефлоновiй поверхнi-0,45 мм. При цьому добавки наночастинок до розчину R141b/Span-80 призводять до зменшення вiдривного дiаметра бульбашок на тефлоновiй поверхнi. На поверхнi нержавкої сталi спостерiгався протилежний ефект. Показано, що добавки наночастинок TiO2 до розчину R141b/Span-80 у 2-8 разiв зменшують кiлькiсть активних центрiв зародкоутворення. Цей ефект залежить вiд густини теплового потоку та типу поверхнi кипiння. Виявлено, що при кипiннi R141b i R141b/Span-80 зi збiльшенням густини теплового потоку зростає рiзниця мiж значеннями густини активних центрiв зародкоутворення на тефлоновiй поверхнi й на поверхнi нержавкої сталi. При густинi теплового потоку 7,5 кВт•м-2 кiлькiсть активних центрiв зародкоутворення на тефлоновiй поверхнi нижча у 2 рази, нiж на поверхнi нержавкої сталi. При кипiннi нанофлюїду в дослiдженому дiапазонi густини теплового потоку тип поверхнi не позначається на кiлькостi активних центрiв зародкоутворення i частотi вiдриву бульбашок. За результатами дослiдження встановлено, що частота вiдриву бульбашок при кипiннi холодоагенту R141b i розчину R141b/Span-80 на тефлоновiй поверхнi у 1,5-2 рази нижча, нiж на поверхнi нержавкої сталi. Отриманi експериментальнi данi можуть бути використанi для прогнозування коефiцiєнта тепловiддачi при кипiннi розчину R141b/Span-80 i нанофлюїду R141b/ Span-80/TiO 2 Ключовi слова: нанофлюїд, вiдривний дiаметр, частота вiдриву бульбашки, густина центрiв зародкоутворення

Effect of Nanofluids on the Enhancement of Boiling Heat Transfer: A Review

“…Khliyeva et al [13] experimentally studied the impact of nanoparticle added substances to the refrigerant R141b on the pool boiling process. They observed that TiO2 nanoparticles additives to the R141b / Span-80 solution contributed to a 2-8-fold reduction in the amount of nucleation sites.…”

Experimental study of the effect of nanoparticles of ТiO2 on the thermophysical properties of the refrigerant R141b

“…The R141b refrigerant was chosen as the base fluid for the model system in this study. This refrigerant has been widely used for model studies by many researchers [3,10,12,13,20,21]. The nanorefrigerant preparation has not been difficult because R141b has the low vapor pressure at ambient temperatures.…”

“…In addition, information on the thermophysical properties of the R141b/TiO 2 nanorefrigerant is necessary for the thermodynamic interpretation of previously obtained data on the boiling processes of this nanofluid [20,21]. The effects obtained in the study of the thermophysical properties of the model system R141b/nanoparticles can be extended to other halogenated hydrocarbons refrigerants, which are widely used in the refrigeration industry and in air conditioning systems.…”

“…The technology of preparation and results of the investigation of the colloidal stability of the R141b/TiO 2 nanofluid containing various types of surfactants have been presented in detail in [21]. The selection of the surfactants type and their concentrations and the stability of the R141b/TiO 2 nanofluids containing anionic, cationic or nonionic surfactants have been studied in [21]. Based on the obtained results [21], it was concluded that the best colloidal stability among the considered surfactants is provided by the Span-80 nonionic surfactant.…”

“…The selection of the surfactants type and their concentrations and the stability of the R141b/TiO 2 nanofluids containing anionic, cationic or nonionic surfactants have been studied in [21]. Based on the obtained results [21], it was concluded that the best colloidal stability among the considered surfactants is provided by the Span-80 nonionic surfactant.…”