Application of the Regular Mode Method to the Experimental Determination of Thermal Conductivity of Fluid

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

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

  1. 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.
  2. Shatskikh Y.V., Kostanovsky A.V. Characteristic Features of Nanofluids Application in Power Engineering // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1683. P. 032028.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. De Koninck D. Thermal Conductivity Measurements Using the 3-Omega Technique: Application to Power Harvesting Microsystems. Montreal: McGill University, 2008. 106 p.
  15. 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.
  16. 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.
  17. Гусейнов Г.Г. Устройство для измерения теплопроводности. Патент на изобретение № 2096773. Кл. МПК-G01N25/00. 20.11.1997.
  18. 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.
  19. Костановский А.В. Регулярный тепловой режим и его приложение для измерения тепловых свойств твердых тел. Нестационарная теплопроводность. М.: Изд. дом МЭИ, 2006. 32 с.
  20. 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.
  21. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. М.: Гос. изд-во тех.-теор. лит., 1954. 408 с.
  22. 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.

Copyright (c) 2023 Ю.В. Шацких, А.В. Костановский, М.Г. Зеодинов, В.А. Милютин

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies