An experimental study of the effect of nanoparticle additives to the refrigerant R141B on the pool boiling process

Abstract

Наведено результати експериментального дослiджен- ня внутрiшнiх характеристик процесу кипiння у вiльному об'ємi холодоагенту R141b, розчину R141b/поверхнево-ак- тивна речовина Span-80 i нанофлюїду R141b/Span-80/нано- частинки TiO2 на поверхнях з нержавкої сталi й тефлону. Вимiри вiдривного дiаметра бульбашок, частоти вiдри- ву бульбашок та густини центрiв зародкоутворення прове- дено при атмосферному тиску в дiапазонi густини тепло- вого потоку вiд 3,0 до 7,5 кВт·м-2. Дослiдження показали, що вiдривний дiаметр бульба- шок 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 спо- стерiгався 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 густи- ни теплового потоку та типу поверхнi кипiння. Виявлено, що при кипiннi R141b i R141b/Span-80 зi збiль- шенням 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 кипiн- нi нанофлюїду в дослiдженому дiапазонi густини теплового потоку тип поверхнi не позначається на кiлькостi актив- них центрiв зародкоутворення i частотi вiдриву бульбашок. За результатами дослiдження встановлено, що часто- та вiдриву бульбашок при кипiннi холодоагенту R141b i роз- чину R141b/Span-80 на тефлоновiй поверхнi у 1,5-2 рази нижча, нiж на поверхнi нержавкої сталi. Отриманi експериментальнi данi можуть бути вико- ристанi для прогнозування коефiцiєнта тепловiддачi при кипiннi розчину R141b/Span-80 i нанофлюїду R141b/ Span-80/TiO2.