збірник наукових праць наносистеми, наноматеріали, нанотехнології 2022, том 20, випуск 4
English Українська
Отримати статтю →
Том рік сторінка
Випуски Автори PACS Передплатникам Для авторів
Пошук →
Розширений пошук

Випуски

 / 

2022

 / 

том 20 / 

випуск 4

 


Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

Vitaly Zhelezny, Olga Khliyeva, Yana Hlek, Oleksiy Paskal, Dmytro Ivchenko, and Mykola Lapardin
Experimental Investigation of the Effect of Expanded Graphite on the Thermophysical Properties and the Heating and Cooling Rates of Paraffin Wax in Capsule of Thermal-Energy Storage System
0983–1000 (2022)

PACS numbers: 47.61.Ne, 64.70.D-, 65.40.De, 66.30.Xj, 66.70.Hk, 81.70.Pg, 88.80.F-

Терморозширений графіт (ТРГ) є перспективним компонентом для поліпшення властивостей матеріялів з фазовим переходом (МФП) з метою використання їх у термоакумуляторах. Проведено експериментальне дослідження впливу ТРГ на теплофізичні властивості парафіну та швидкості його нагрівання й охолодження у експериментальній комірці, яка є моделем капсули термоакумулятора. З використанням різних технологій було виготовлено два зразки композитного МФП на основі парафіну, — PW/EG#1 і PW/EG#2, — із вмістом 0,178 г·г-1 і 0,111 г·г-1 ТРГ відповідно. Показано, що вакуумування під час приготування сприяє більш повному заповненню парафіном пор ТРГ та меншому вмісту ТРГ в МФП. Наявність ТРГ в PW/EG#1 і PW/EG#2 сприяла підвищенню теплопровідности на 800% і 640% відповідно за температур нижче точки топлення парафіну (53,5°C). Підвищення теплопровідности для PW/EG#1 і PW/EG#2 в діяпазоні вище температури 53,5°C становило 930% і 740% відповідно. Тривалість нагрівання та топлення від 48°C до 59°C зразків у капсулі становила 12,0 хв. для парафіну проти 1,1 хв. і 1,4 хв. для PW/EG#1 і PW/EG#2 відповідно. Тривалість нагріву парафіну від 30°C до 40°С становила 7,7 хв. проти 1,6 хв. для обох зразків. Для МФП із вмістом ТРГ зі збільшенням температури вище точки топлення парафіну не спостерігався «стрибок» густини та теплопровідности. Це сприятиме більш швидкому вирівнюванню температурного поля в капсулах термоакумуляторів, що заповнені дослідженими МФП, та відсутності лінійних розширень капсул.

Keywords: технічний парафін, терморозширений графіт, густина, теплопровідність, швидкості нагріву й охолодження, модель капсули для термоакумулювальної системи.


References
  1. S. Rostami, M. Afrand, A. Shahsavar, M. Sheikholeslami, R. Kalbasi, S. Aghakhani, S. Shadloo, and H. F. Oztop, Energy, 211: 118698 (2020); https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.118698
  2. M. Li, and B. Mu, Appl. energy, 242: 695 (2019); https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.03.085
  3. Z. A. Qureshi, H. M. Ali, and S. Khushnood, Int. J. Heat Mass Transfer, 127, Part C: 838 (2018); https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.08.049
  4. P. Cheng, X. Chen, H. Gao, X. Zhang, Z. Tang, A. Li, and G. Wang, Nano Energy, 85: 105948 (2021); https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.105948
  5. X. Py, R. Olives, and S. Mauran, Int. J. Heat Mass Transfer, 44, No. 14: 2727 (2001); https://doi.org/10.1016/S0017-9310(00)00309-4
  6. A. Sari and A. Karaipekli, Appl. Therm. Eng., 27, Iss. 8–9: 1271 (2007); https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.11.004
  7. Z. P. Liu, and R. Yang, Appl. Sci., 7, No. 6: 574 (2017); https://doi.org/10.3390/app7060574
  8. M. Kenisarin, K. Mahkamov, F. Kahwash, and I. Makhkamova, Sol. Energy Mater. Sol. Cells, 200: 110026 (2019); https://doi.org/10.1016/j.solmat.2019.110026
  9. Y. Zhao, L. Jin, B. Zou, G. Qiao, T. Zhang, L. Cong, F. Jiang, C. Li, Y. Huang, and Y. Ding, Appl. Therm. Eng., 171: 115015 (2020); https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.115015
  10. X. L. Wang, B. Li, Z. G. Qu, J. F. Zhang, and Z. G. Jin, Int. J. Heat Mass Transfer, 155: 119853 (2020); https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119853
  11. X. Hu, H. Wu, X. Lu, S. Liu, and J. Qu, Adv. Compos. Hybrid Mater., 4: 478 (2021); https://doi.org/10.1007/s42114-021-00300-6
  12. Y. Liang, Z. Tao, Q. Guo, and Z. Liu, Journal of Energy Storage, 39: 102634 (2021); https://doi.org/10.1016/j.est.2021.102634
  13. G. Fang, M. Yu, K. Meng, F. Shang, and X. Tan, Energy Fuels, 34, No. 8: 10109 (2020); https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.0c00955
  14. D. Elwell, R. S. Feigelson, and G. M. Rao, J. Electrochem. Soc., 130, Iss. 5: 1021 (1983); https://doi.org/10.1149/1.2119877
  15. I. Y. Sementsov, G. P. Prikhodko, S. L. Revo, A. V. Melezhyk, M. L. Pyatkovskiy, and V. V. Yanchenko, Hydrogen Mater. Sci. Chem. Carbon Nanomater. NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry (Dordrecht: Springer: 2004), vol. 172; https://doi.org/10.1007/1-4020-2669-2_47
  16. K. Sever, I. H. Tavman, Y. Seki, A. Turgut, M. Omastova, and I. Ozdemir, Composites. Part B, 53: 226 (2013); https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.04.069
  17. M. Krzesińska, Mater. Chem. Phys., 87, Iss. 2–3: 336 (2004); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2004.05.030
  18. O. Khliyeva, V. Zhelezny, A. Nikulin, M. Lapardin, D. Ivchenko, and E. Palomo del Barrio, Proc. 11th Int. Conf. ‘Nanomaterials: Applications & Properties’ (September 5–11, 2021, Odesa, Ukraine), TPNS04-2; https://doi.org/10.1109/NAP51885.2021.9568522
  19. Ya. Hlek, O. Khliyeva, D. Ivchenko, N. Lapardin, V. Khalak, and V. Zhelezny, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 20, Iss. 3: 741 (2022); https://doi.org/10.15407/nnn.20.03.745
  20. O. Khliyeva, V. Zhelezny, A. Paskal, Yа. Hlek, and D. Ivchenko, East.-Eur. J. Enterp. Technol., 4, No. 5 (112): 12 (2021); https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239065
  21. A. Sarı and A. Karaipekli, Appl. Therm. Eng., 27, Iss. 8–9: 1271 (2007); https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2006.11.004
  22. S. Tao, S. Wei, and Y. Yulan, J. Mater. Civ. Eng., 27, Iss. 4: 04014156 (2015); https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0001089
  23. L. Xia, P. Zhang, and R. Z. Wang, Carbon, 48, Iss. 9: 2538 (2010); https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.03.030
  24. N. Ukrainczyk, S. Kurajica, and J. Šipušić, Chem. Biochem. Eng. Q., 24, No. 2: 129 (2010).
  25. A. F. Elmozughi, L. Solomon, A. Oztekin, and S. Neti, Int. J. Heat Mass Transfer, 78: 1135 (2014); https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.07.087
  26. A. Abhat, Sol. Energy, 30, Iss. 4: 313 (1983); https://doi.org/10.1016/0038-092X(83)90186-X
  27. S. Motahar and R. Khodabandeh, Trans. Phenom. Nano Micro Scales, 6, Iss. 2: 96 (2018); https://doi.org/10.22111/tpnms.2018.22225.1133
  28. S. Motahar, N. Nikkam, A. A. Alemrajabi, R. Khodabandeh, M. S. Toprak, and M. Muhammed, Int. Commun. Heat Mass Transfer, 56: 114 (2014); https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2014.06.005
  29. L. Klintberg, M. Svedberg, F. Nikolajeff, and G. Thornell, Sens. Actuators. A, 103, Iss. 3: 307 (2003); https://doi.org/10.1016/S0924-4247(02)00403-X
  30. J. DeSain, B. Brady, K. Metzler, T. Curtiss, and T. Albright, 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Jt. Propuls. Conf. Exhib. (August 2–5, 2009, Denver, CO, USA); https://doi.org/10.2514/6.2009-5115
  31. F. O. Al Ghuol, K. Sopian, and S. Abdullah, Journal of Thermodynamics, 2016: 1604782 (2016); https://doi.org/10.1155/2016/1604782
  32. J. Wang, H. Xie, and Z. Xin, Thermochim. Acta, 488, Iss. 1–2: 39 (2009); https://doi.org/10.1016/j.tca.2009.01.022
  33. P. Stephan, S. Kabelac, M. Kind, H. Martin, D. Mewes, and K. Schaber, VDI Heat Atlas (Springer: 2010), p. 1585.
.

Creative Commons License
Усі статті ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
©2003—2022 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины.
Електрона пошта: tatar@imp.kiev.ua Телефони та адреса редакції Про збірник Угода користувача