AP19678220 "Наножидкостной теплоноситель на основе TiO2 для использования в гибридном солнечном коллекторе"

Согласно календарному плану на 2023 год (приложение А) были определены условия работы теплоносителя, характерные для гибридного солнечного коллектора, с учётом тепловых потоков и климатических особенностей регионов Республики Казахстан. Разработана методика получения стабильных гибридных наножидкостей на основе TiO2 с использованием базовых жидкостей вода/этиленгликоль и комбинированных дисперсных фаз (TiO2/ZnO, TiO2/Al2O3, TiO2/CuO, TiO2/MWCNT). Экспериментально оценена эффективность поверхностно-активных веществ (CTAB, SDBS и Tween 80) при различных значениях pH для повышения устойчивости дисперсий. С учетом полученных данных спроектирован и собран лабораторный стенд для проведения теплофизических исследований наножидкостей, предназначенных для применения в гибридном солнечном коллекторе.

Согласно календарному плану на 2024 год проведены исследования теплофизических свойств стабилизированных наножидкостей на основе систем TiO2/ZnO, TiO2/Al2O3, TiO2/CuO и TiO2/MWCNT. Установлены зависимости теплопроводности, теплоёмкости, вязкости и температуропроводности от концентрации наночастиц в базовой жидкости. Выполнены гидродинамические исследования режимов течения наножидкостей; получены соотношения между числами Нуссельта и Рейнольдса в функции концентрации частиц, а также определены закономерности потерь давления в зависимости от числа Рейнольдса и содержания твердой фазы. Оценена энергетическая и эксергетическая эффективность гибридного солнечного коллектора при использовании разработанных наножидкостей, и определены композиции с оптимальным соотношением концентрации наночастиц и поверхностно-активного вещества.

Согласно календарному плану на 2025 год выполнен анализ совокупности экспериментальных данных и уточнены модели переноса тепла и массы для гибридных наножидкостей на основе TiO2 в диапазонах температур и составов, характерных для эксплуатации гибридного солнечного коллектора. Проведено теоретическое обобщение, описывающее особенности гидродинамического поведения и теплообмена наножидкостей при реальных режимах циркуляции в контуре коллектора. На основе полученных результатов разработаны практические рекомендации по выбору состава наножидкости, методики её приготовления, режимов циркуляции и условий эксплуатации гибридного солнечного коллектора с использованием теплоносителей на базе TiO2.

По итогам исследований опубликованы 2 статьи и на рецензировании находится 1 статья в научном издании, индексируемом в базах Web of Science и Scopus, и издано 3 статьи в отечественных изданиях, рекомендованных КОКСНВО МНВО РК. Получен патент Республики Казахстан на полезную модель «Установка для теплофизических исследований гибридных солнечных коллекторов» и издана монография «Теплофизические свойства гибридных наножидкостей», рекомендованная Ученым советом университета.