Рефераты
Чёрная вода
Один из способов утилизации энергии солнечного излучения, падающего на землю, — концентрация его цилиндрическими зеркалами и поглощение жидкостью-теплоносителем, которая протекает по трубке, идущей вдоль фокуса зеркала. Далее нужно разумно использовать горячую жидкость, для чего есть несколько путей. Эффективность применения зависит от многих параметров, в первую очередь от способности жидкости поглощать излучение, от её теплопроводности и вязкости. Естественный путь увеличения поглощения — добавить в прозрачную жидкость частички графита. Соответственно, возникают новые параметры — форма, размер и концентрация частиц.
В Институте теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН (г. Новосибирск) задались вопросом, какие именно графитовые частицы стоит использовать. Исследовали три варианта — шарообразные наночастицы со средним диаметром 14 нм, графеновые чешуйки (1—7 слоёв, 50 нм в плане) и многостенные нанотрубки (средний диаметр 30 нм). Основная жидкость — вода с добавкой 1% поверхностно-активного реагента, додецилсульфата натрия, который обеспечивал устойчивость суспензии. Массовая концентрация частиц в воде — 0,01%. Поглощение солнечного излучения определялось на слое толщиной 25 мм, что согласуется с обычными солнечными коллекторами соответствующей конструкции. Наночастицы заняли первое место по поглощению излучения (97%), они же лучшие по теплопроводности (103% по отношению к воде с реагентом), а по вязкости (которая должна быть минимальна) — нанотрубки (99% по отношению к воде с реагентом).
Оптимальное решение в смысле выбора частиц зависит от того, что мы дальше делаем с нагретой жидкостью: для каких-то способов использования тепла более важна высокая теплопроводность, для каких-то — малая вязкость. По мнению авторов, в целом выигрывают микрочастицы.