Дослідження коефіцієнта поглинання, густини та в'язкості розчинів нанофлюїду Dowtherm RP/фулерен C60

Анотація

У роботі досліджено теплофізичні та оптичні властивості теплоносія Dowtherm RP, модифікованого фулереном C₆₀, з метою оцінки можливості його застосування як теплоносія для середньотемпературних плоских сонячних колекторів. Стабільні розчини з масовою концентрацією фулерену C₆₀ 0,074…0,295 % маси отримували методом розчинення насиченого розчину без ультразвукової диспергації. Згідно з отриманими даними, добавка C₆₀ істотно збільшує значення спектральних коефіцієнтів поглинання у видимій області спектра аж до довжин хвиль ~650 нм. Слабка реакція в ближньому інфрачервоному діапазоні довжин хвиль (~700…800 нм) вказує на відсутність у зразках нанофлюїдів великих агрегатів. Повторні вимірювання підтвердили стабільність у часі отриманих зразків нанотеплоносія. Густина досліджуваних зразків монотонно зменшується із зростанням температури (20…120 °C), тоді як концентраційна залежність густини має немонотонний характер, що узгоджується з конкуренцією структурних ефектів у рідкій фазі та мас-адитивним внеском фулерену C₆₀. Кінематична в'язкість демонструє очікувану значну температурну залежність і задовільно описується розширеною кореляцією Вальтера. У дослідженому діапазоні концентрацій вплив C₆₀ невеликий, що важливо для зменшення енерговитрат на перекачування теплоносія в сонячному колекторі. При підвищенні температури проявляється тенденція до зниження в'язкості нанотеплоносіїв відносно базової рідини. Практична новизна роботи полягає в отриманні масиву експериментальних даних та простих інженерних кореляцій для спектральних коефіцієнтів поглинання, густини та в'язкості нового теплоносія Dowtherm RP/C₆₀ в інтервалі концентрацій, релевантному циркуляційним контурам середньотемпературних сонячних енергетичних систем. Отримані експериментальні дані сприяють отриманню достовірності гідравлічного та оптико-теплового проектування сонячних колекторів з органічними теплоносіями, модифікованими фулереном C₆₀, і демонструють можливість посилення сонячного поглинання світла без типового для багатьох нанорідин збільшення в'язкості