Application of the Regular Mode Method to the Experimental Determination of Thermal Conductivity of Fluid
- Authors: Shatskikh Y.V.1, Kostanovsky A.V.1,2, Zeodinov M.G.1,2, Milyutin V.A.1
-
Affiliations:
- National Research University MPEI
- Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences
- Issue: Vol 61, No 4 (2023)
- Pages: 525-529
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0040-3644/article/view/232743
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364423030201
- ID: 232743
Cite item
Abstract
The article discusses widely used methods for determining the thermal conductivity of a nanofluid: the heated filament (wire) method and the 3ω-wire method. It is proposed to use the regular mode method to determine the thermal conductivity. The design features of the measuring calorimeter and the experimental methodology are demonstrated: the duration of the experiment should be at least 800 s with a coefficient of heat transfer from the thermostatic fluid to the calorimeter surface of at least 2000 W/(m2 K). Studies conducted on distilled water showed a deviation from the tabulated data by 10–11%. Further studies using calorimeters of other designs seem promising.
About the authors
Yu. V. Shatskikh
National Research University MPEI
Email: shatskih_jv@mail.ru
Moscow, Russia
A. V. Kostanovsky
National Research University MPEI; Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences
Email: shatskih_jv@mail.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia
M. G. Zeodinov
National Research University MPEI; Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences
Email: shatskih_jv@mail.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia
V. A. Milyutin
National Research University MPEI
Author for correspondence.
Email: shatskih_jv@mail.ru
Moscow, Russia
References
- Chavez Panduro E.A., Finotti F., Lervåg K.Y., Largiller G. A Review of the Use of Nanofluids as Heat-transfer Fluids in Parabolic-trough Collectors // Appl. Therm. Eng. 2022. V. 211. P. 118346.
- Shatskikh Y.V., Kostanovsky A.V. Characteristic Features of Nanofluids Application in Power Engineering // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1683. P. 032028.
- Фомин А.А., Фомина Л.Н. Анализ эмпирических корреляций теплофизических свойств водных суспензий наночастиц оксида алюминия // Теплофизика и аэромеханика. 2020. Т. 27. № 2. С. 169.
- Jwo C.S., Teng T.P., Hung C.J., Guo Y.T. Research and Development of Measurement Device for Thermal Conductivity of Nanofluids // J. Phys.: Conf. Ser. 2005. V. 13. P. 55.
- Safiei W., Rahman M., Kulkarni R., Ariffin N., Malek Z.A. Thermal Conductivity and Dynamic Viscosity of Nanofluids // J. Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences. 2020. № 74. P. 66.
- Konstantinos D.A., Georgia J.T., Marc J.A., William A.W. Necessary Conditions for Accurate, Transient Hot-wire Measurements of the Apparent Thermal Conductivity of Nanofluids are Seldom Satisfied // Int. J. Thermophys. 2016. № 37(8). https://doi.org/10.1007/s10765-016-2083-8
- Pryazhnikov M.I., Minakov A.V., Rudyak V.Ya., Guzei D.V. Thermal Conductivity Measurements of Nanofluids // Int. J. Heat Mass Transfer. 2017. V. 104. № 1. P. 1275.
- Минаков А.В., Рудяк В.Я., Гузей Д.В., Лобасов А.С. Измерение коэффициента теплоотдачи наножидкости на основе воды и частиц оксида меди // ТВТ. 2015. Т. 53. № 2. С. 256.
- Минаков А.В., Рудяк В.Я., Гузей Д.В., Пряжников М.И., Лобасов А.С. Измерение коэффициента теплопроводности наножидкостей методом нагреваемой нити // ИФЖ. 2015. Т. 88. № 1. С. 148.
- Рудяк В.Я., Минаков А.В., Пряжников М.И., Гузей Д.В. Измерение теплопроводности и коэффициента теплоотдачи наножидкостей с одностенными нанотрубками // ТВТ. 2022. Т. 60. № 5. С. 692.
- Пряжников М.И., Минаков А.В., Гузей Д.В., Рудяк В.Я. Теплопроводность наножидкостей на основе воды и этиленгликоля с наночастицами различных материалов // Матер. 8-й Рос. нац. конф. по теплообмену. М.: НИУ “МЭИ”, 2022. С. 237.
- Prasad T.R., Krishna K.R., Sharma K.V., Mantravadi N. Вязкость и теплопроводность наножидкостей кобальта и диоксида кремния в оптимальной смеси глицерина и воды // Коллоид. журн. 2022. Т. 84. № 2. С. 213.
- Yufeng G., Zhang T., Zhangn D., Wang O. Experimental Investigation of Thermal and Electrical Conductivity of Silicon Oxide Nanofluids in Ethylene Glycol/Water Mixture // Int. J. Heat Mass Transfer. 2018. № 117. P. 280.
- De Koninck D. Thermal Conductivity Measurements Using the 3-Omega Technique: Application to Power Harvesting Microsystems. Montreal: McGill University, 2008. 106 p.
- Moon I.K., Jeong Y.H., Kwun S.I. The 3ω Technique for Measuring Dynamic Specific Heat and Thermal Conductivity of a Liquid or Solid // Rev. Sci. Instrum. 1996. № 67(1). P. 29.
- Жаров А.А., Савинский Н.Г., Павлов А.А., Евдокимов А.Н. Экспериментальный метод измерения теплопроводности наножидкости // Фундаментальные исследования. 2014. № 8 (Ч. 6). С. 1345.
- Гусейнов Г.Г. Устройство для измерения теплопроводности. Патент на изобретение № 2096773. Кл. МПК-G01N25/00. 20.11.1997.
- Guseinov G.G., Abdulagatov I.M. Thermal-conductivity Measurements of Aqueous Orthophosphoric Acid Solutions in the Temperature Range From (293 to 400) K and at Pressures up to 15 MPa // Int. J. Thermophys. 2014. V. 35. № 2. P. 218.
- Костановский А.В. Регулярный тепловой режим и его приложение для измерения тепловых свойств твердых тел. Нестационарная теплопроводность. М.: Изд. дом МЭИ, 2006. 32 с.
- Сафаров М.М., Мирзоев С.Х., Гуломов М.М и др. Влияние углеродных нанотрубок на поведения теплопроводностии температуропроводности жидкого диэтилового эфира // Вестн. Казанск. нац. технол. ун-та. 2017. Т. 20. № 7. С. 13.
- Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гос. изд-во тех.-теор. лит., 1954. 408 с.
- Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. Спр. ГСССД Р-776-98. М.: Изд-во МЭИ, 1999. 168 с.