28 февраля 2022

 Ученые ИЯФиТ выполняют исследования по гранту РНФ "Наножидкости в системах хранения и использования солнечной и геотермальной энергии"

Во время выполнения 3го этапа работ по проекту № 19-79-10083 «Наножидкости в системах хранения и использования солнечной и геотермальной энергии» научным коллективом исполнителей были получены следующие результаты:

1) Выполнено моделирование применения наножидкости на основе оксида алюминия в геотермальном теплообменнике. В придонной части теплообменника наблюдается оседание частиц, которые могут быть удалены коротким импульсом расхода. Наибольший подогрев теплоносителя наблюдается для наножидкостей с 5% концентрацией частиц.

2) Выполнен расчёт гибридной фотоэлектрической системы с использованием в качестве теплоносителя воздуха, воды, наножидкости с частицами серебра, коммерческого теплоносителя Duratherm S и Duratherm S (ITO) с наночастицами оксида индия и олова. Электрический КПД солнечной панели повышается до 23,5% при использовании наножидкости. Наибольший КПД системы наблюдается для наножидкости. Общий КПД при охлаждении наножидкостью в среднем превышает на 20% общий КПД при охлаждении Duratherm S (ITO).

3) Получена наножидкость на основе оксида алюминия с массовыми концентрациями от 1 до 8%. Исследованная стабильность наножидкости составляет порядка 60 дней. Измерены коэффициенты вязкости и теплопроводности наножидкости в зависимости от концентрации наночастиц и температуры. Максимальные значения относительной вязкости и теплопроводности равны 1,2 и 1,15 соответственно.

4) Проведено исследование применения стабилизаторов поливинилпирролидон ПВП К-90, dextran 7500, полиоксиэтиленгликоль PEG 8000 в наножидкостях с частицами серебра. В широком диапазоне концентраций стабилизаторов наножидкости не обладают хорошей стабильностью. Максимальное время в стабильном стационарном состоянии не превышает одной недели.

5) Проведено исследование течения 2 и 4% наножидкости на основе оксида алюминия в геотермальном лабораторном стенде. Наножидкости имеют больший подогрев в теплообменнике в сравнении с базовой жидкостью и дистиллированной водой при любой мощности подогрева грунта. Коэффициенты производительности для обеих наножидкостей превышают единицу в диапазоне расхода от 40 до 120 л/ч. Максимальное значение составляет 1,09. Добротность наножидкостей также превышает 1, максимальное значение составляет 1,045. Полученные значения подтверждают целесообразность применения наножидкости в геотермальном теплообменнике.

6) Получены данные по оседанию частиц оксида алюминия в грунте (кварцевом песке). При протечке наножидкости через слой грунта уменьшается размер агломератов в наножидкости. После проливки наножидкость теряет свою стабильность и в течение 3 часов частицы выпадают в осадок, что требует дополнительных исследований.

7) Создана совместная система геотермального теплообменника и солнечного коллектора с целью реализации «дозарядки» грунтовой колонны. Использование наножидкости эффективнее в сравнении с базовой жидкостью за счет большего коэффициента теплоотдачи.

8) Рассчитан экономический интегральный эффект при использовании грунтового теплообменника с наножидкостью в качестве теплоносителя. В зависимости от высоты теплообменника экономическая выгода может достигать сотен тысяч рублей.

Сотрудничество

  • Oiai
  • Cern Logo Blue
  • Ki Logo
  • mit
  • ATm Logo Maroon On White
  • Logo Rosatom
  • Logo Roskosmos
  • Logo Rostec
  • Iaea Logo
  • Logo Tokyo Institute Of Technology
  • KEK JAPAN
  • DESY Logo Cyan RGB Ger
  • Argonne National Laboratory
  • Nea Nuclear Energy Agency Logo
  • 654px Iter.svg
  • 1280px OECD Logo New.svg
  • 1280px Oak Ridge National Laboratory Logo.svg
  • 2000px Los Alamos Logo.svg
  • FAIR Logo Rgb
  • Logo Big
  • Logo Of The ENEN Association
  • images/partners1/_WNU.png