Сравнительный анализ теоретических моделей определения теплопроводности наножидкости

В статье представлены известные теоретические модели по определению теплопроводности наножидкости и дано их краткое описание. Рассмотрены некоторые экспериментальные работы по определению теплопроводности различных наножидкостей. Выполнено расчетное исследование влияния наночастиц некоторых оксидов на изменение теплопроводности наножидкости. Проведен сравнительный анализ известных расчетных моделей по определению теплопроводности наножидкости и экспериментальных данных. На основании сравнительного анализа определена точность расчетных моделей по определению теплопроводности наножидкости.

1. Slobodina E. N., Mikhailov A. G. Application peculiarities of the higherature fluids containing nanoparticles in gas-tube boilers // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1652. P. 012037. DOI: 10.1088/1742-6596/1652/1/012037.

2. Слободина Е. Н., Михайлов А. Г., Гасс Е. А. Экспериментальные и расчетные исследования процесса кипения наножидкости // Известия Транссиба. 2023. № 1 (53). С. 103– 109. EDN: NYYGES.

3. Рудяк В. Я., Минаков А. В., Краснолуцкий С. Л. Физика и механика процессов теплообмена в течениях наножидкостей // Физическая мезомеханика. 2016. Т. 19, № 1. С 75–83. EDN: VSMFOJ.

4. Maxwell J. C. A. Treatise on Electricity and Magnetism. Oxford, 1873. Vol. 1. 425 p. URL: https://archive.org/details/electricandmagne01maxwrich/mode/2up (дата обращения: 15.12.2023).

5. Hamilton R. L., Crosser O. K. Thermal conductivity of heterogeneous two-component systems // Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. 1962. Vol. 1, no. 3. P. 187– 191. DOI: 10.1021/i160003a005.

6. Bruggeman D. A. G. Berechnung verschiedener physikalischer Konstanten von heterogenen Substanzen. I. Dielektrizitätskonstanten und Leitfähigkeiten der Mischkörper aus isotropen Substanzen // Annalen Der Physik. 2006. Vol. 416, no. 7. P. 636–664. DOI: 10.1002/andp.19354160705.

7. Yu W., Choi S. U. S. The role of interfacial layers in the enhanced thermal conductivity of nanofluids: A renovated maxwell model // Journal of Nanoparticle Research. 2003. Vol. 5. P. 167–171. DOI: 10.1023/a:1024438603801.

8. Xue Q., Xu W. M. A model of thermal conductivity of nanofluids with interfacial shells // Materials Chemistry and Physics. 2005. Vol. 90. P. 298–301. DOI: 10.1016/j. matchemphys.2004.05.029.

9. Xuan Y., Li Q., Hu W. Aggregation structure and thermal conductivity of nanofluids // AIChE Journal. 2003. Vol. 49, no. 4. P. 1038–1043. DOI: 10.1002/aic.690490420.

10. Koo J., Kleinstreuer C. A new thermal conductivity model for nanofluids // Journal of Nanoparticle Research. 2004. Vol. 6. P. 577–588. DOI: 10.1007/s11051-004-3170-5.

11. Chon C. H., Kihm K. D., Lee S. P. [et al.]. Empirical correlation finding the role of temperature and particle size for nanofluid (Al2O3) thermal conductivity enhancement // Applied Physics Letters. 2005. Vol. 87, no. 15. P. 153107. DOI: 10.1063/1.2093936.

12. Wang B.-X., Zhou L.-P., Peng X.-F. A fractal model for predicting the effective thermal conductivity of liquid with suspension of nanoparticles // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2003. Vol. 46, no. 14. P. 2665–2672. DOI: 10.1016/s0017-9310(03)00016-4.

13. Jang S. P., Choi S. U. S. Role of Brownian motion in the enhanced thermal conductivity of nanofluids // Applied Physics Letters. 2004. Vol. 84, no. 21. P. 4316–4318. DOI: 10.1063/1.1756684.

14. Pak B. C., Choi Y. I. Hydrodynamic and heat transfer study of dispersed fluids with submicron metallic oxide particles // Experimental Heat Transfer. 1998. Vol. 11, no. 2. P. 151–170. DOI: 10.1080/08916159808946559.

15. Udawattha D. S., Narayana M. Development of a Model for Predicting the Effective Thermal Conductivity of Nanofluids: A Reliable Approach for Nanofluids Containing Spherical Nanoparticles // Journal of Nanofluids. 2018. Vol. 7, no. 1. P. 129–140. DOI: 10.1166/jon.2018.1428.

16. Timofeeva E. V., Moravek M. R., Singh D. Improving the heat transfer efficiency of synthetic oil with silica nanoparticles // Journal of Colloid and Interface Science. 2011. Vol. 364, no. 1. P. 71–79. DOI: 10.1016/j.jcis.2011.08.004.

17. Das S. K., Putra N., Thiesen P. [et al.].Temperature Dependence of Thermal Conductivity Enhancement for Nanofluids // Journal of Heat Transfer. 2003. Vol. 125, no. 4. P. 567. DOI: 10.1115/1.1571080.

18. Chandrasekar M., Suresh S., Bose C. A. Experimental investigations and theoretical determination of thermal conductivity and viscosity of Al2O3/water nanofluid // Experimental Thermal and Fluid Science. 2010. Vol. 34, no. 2. P. 1234–1236. DOI: 10.1016/j.expthermflusci.2009.10.022.

19. Li C. H., Peterson G. P. The effect of particle size on the effective thermal conductivity of Al2O3-water nanofluids // Journal of Applied Physics. 2007. Vol. 101, no. 4. P. 044312. DOI: 10.1063/1.2436472.

20. Said Z., Sundar L. S., Tiwari A. K. [et al.]. Recent advances on the fundamental physical phenomena behind stability, dynamic motion, thermophysical properties, heat transport, applications, and challenges of nanofluids // Physics Reports. 2021. Vol. 946. P. 1–94. DOI: 10.1016/j.physrep.2021.07.002.