Brzina zvuka aluminijum oksid nanofluida: eksperimentalni set i dobijeni rezultati

Apstrakt

Ispitivani nanofluidi su pripremani mešanjem nanočestica Al₂O₃ i osnovnih fluida vode ili etilen glikola. Brzina zvuka pripremljenih nanofluida različitih zapreminskih udela merena je u temperaturnom opsegu (298,15-343,15) K i pri atmosferskom pritisku. Merenja su sprovedena na novopredloženom aparatu koji se sastoji od generatora funkcije, ultrazvučnog senzora, prekidača, izvora napona, osciloskopa, ultrazvučnog kontejnera i neophodnih senzora i opreme za prikupljanje podataka. Vrednosti za brzinu zvuka su računati na osnovu metode Time of Flight.

Dodavanje nanočestica osnovnom fluidu dovodi do nanofluida sa promenjenim efektivnim termofizičkim svojstvima. Izraz efektivno znači da se ne utiče na sam osnovni fluid, već se stvara nova vrsta fluida koja se sastoji od osnovnog fluida i nanočestica dispergovanih u njemu. Razblažene koloidne disperzije čestica nano veličine (ispod 100 nm) pokazale su neke prednosti u poređenju sa većim česticama suspendovanim u tečnosti, kao što su poboljšan prenos toplote, duži rok trajanja i kontrola stabilnosti suspenzije, uz manje izraženo začepljenje i erozije u kanalima nego kod većih čestica.

Analiza brzine zvuka omogućava uvid u interakcije na molekularnom nivou koje se odvijaju između nanočestica i molekula osnovnog fluida. Praćen je i beležen uticaj zapreminskog udela i temperature nanofluida na brzinu zvuka. Eksperimentalni podaci za brzinu zvuka za čist osnovni fluid vodu i etilen glikol pokazali su odlično slaganje od 0,12% i 0,36%, redom, za srednja apsolutna procentualna odstupanja od podataka iz literature. Smanjenje vrednosti brzine sa povećanjem koncentracije, primetno kod ispitivanih nanofluida, rezultat je smanjenja interakcija nanočestica-fluid i dominacije interakcija čestica-čestica.