Rumo aos nanofluidos de TiO2 - Parte 2:Aplicações e desafios

Resumo

A pesquisa sobre nanofluidos tem aumentado de forma explosiva devido às suas propriedades fascinantes no transporte de calor ou massa, fluidez e estabilidade de dispersão para aplicações de sistemas de energia (por exemplo, coletores solares, refrigeração, tubos de calor e armazenamento de energia). Esta segunda parte da revisão resume pesquisas recentes sobre a aplicação do TiO ₂ nanofluidos e identifica os desafios e oportunidades para uma maior exploração do TiO ₂ nanofluidos. Espera-se que as duas análises exaustivas possam ser um guia de referência útil para os pesquisadores atualizarem o conhecimento sobre o status de pesquisa do TiO ₂ nanofluidos e os comentários críticos, desafios e recomendações podem ser úteis para futuras direções de estudo.

Revisão

Histórico

Na primeira parte foram revisados os estudos de preparação, estabilidade e propriedades. Pode-se verificar que muitas pesquisas têm sido realizadas sobre as direções de preparação e propriedades dos nanofluidos [1,2,3,4,5,6,7]. Entretanto, também existem muitas tentativas que têm sido feitas para aplicação de nanofluidos, especialmente em sistemas de energia [8,9,10,11]. Devido ao aprimoramento no processo de transferência de calor e massa, TiO ₂ nanofluidos foram tentativamente aplicados aos campos de coletores solares [12], refrigeração [13,14,16], armazenamento de energia [17, 18], tubos de calor [19,20,21] e outras aplicações de energia [22,23 , 24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34], tais como radiador de carro [31], sistema híbrido PV / T [32, 33] e calor e energia combinados (CHP ) sistemas [34]. Em nossos estudos anteriores, as características de transferência de calor do TiO ₂ nanofluidos na condução de calor, transferência de calor por convecção forçada por fervura e transferência de calor por convecção natural foram resumidos [35]. No entanto, está longe de ser um resumo abrangente para a aplicação do TiO ₂ nanofluidos; também existem muitas aplicações práticas para TiO ₂ nanofluidos. Aqui, na parte 2, forneceremos uma revisão detalhada sobre a condutividade térmica e as aplicações relacionadas à energia do TiO ₂ nanofluidos. Esperamos que as duas análises combinadas com nosso relatório anterior [35] possam fornecer um entendimento abrangente sobre o progresso da pesquisa do TiO ₂ nanofluidos. Com o desenvolvimento da tecnologia dos nanofluidos, espera-se que os nanofluidos sejam aplicados na prática como um novo e eficiente fluido de trabalho para esses sistemas de energia.

Aplicação no aprimoramento da condutividade térmica

Uma vez que o excelente desempenho dos nanofluidos é geralmente atribuído às propriedades físicas dos fluidos com a adição de nanopartículas, as investigações experimentais ou teóricas sobre a condutividade térmica dos nanofluidos devem ser um tópico importante no campo dos nanofluidos. Embora a maioria dos artigos de revisão introduza a condutividade térmica na parte da propriedade física, aumentar a condutividade térmica também é um aspecto de aplicação importante dos nanofluidos. Outra razão para colocar a condutividade térmica na parte do aplicativo é balancear o conteúdo das duas análises.

Muitos resultados de pesquisas experimentais e teóricas mostraram que a adição de nanopartículas pode melhorar distintamente a condutividade térmica do fluido. Os fatores de influência na condutividade térmica dos nanofluidos podem ser induzidos como os seguintes grupos:(1) fatores internos, incluindo tipo de partículas, conteúdo [36, 37], tamanho [38], forma [39] e estrutura [40] e tipo de fluido de base [41] e provável surfactante ou regulador de pH [42, 43] se houver; (2) fatores externos, incluindo temperatura [40], tempo de vibração supersônica [44], tempo de armazenamento [45] ou tempo de execução [46]; e (3) fatores microcósmicos, como estado de carga superficial das nanopartículas [47], aglomerado de partículas [48], a nanocamada interfacial [49], movimento browniano [50], a agregação [51], resistência térmica interfacial e massa espalhamento de diferença [52]. Nosso estudo anterior forneceu uma tabela para mostrar a condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos [35]. No entanto, não é intuitivo e inconveniente compreender os diferentes fatores de efeito sobre o grau de influência. Portanto, nesta parte 2, as influências na condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos são mostrados em figuras para fornecer uma compreensão mais perceptual.

Efeito do carregamento de partículas

Um resumo do incremento da condutividade térmica do TiO ₂ –Os nanofluidos de água com a fração de volume de nanopartículas nas literaturas disponíveis são mostrados na Fig. 1. Pode ser visto em todos os resultados experimentais que TiO ₂ nanopartículas podem aumentar a condutividade térmica de fluidos de base. No entanto, os incrementos de diferentes pesquisas são profundamente diferentes. Por exemplo, um aprimoramento na condutividade térmica de nanofluidos é cerca de 2–4 vezes o volume de carga de TiO ₂ nanopartículas, incluindo Masuda et al. [53], Turgut et al. [54], Zhang et al. [55], Wang et al. [56], Pak e Cho [57], Yang et al. [58] e os resultados de Mushed et al. [59]. O outro aprimoramento pode atingir de 6 a 20 vezes o carregamento de volume do TiO ₂ nanopartículas, incluindo Yoo et al. [60], Wen e Ding [61], Mushed et al. [62], He et al. [63], Chen et al. [64] e os resultados de Saleh et al. [65].

Dependência da fração de volume da condutividade térmica do TiO ₂ –Anofluidos de água em literaturas disponíveis

As diferenças de resultados provavelmente se devem, além das frações de volume, à condutividade térmica do TiO ₂ os nanofluidos também são determinados pelos parâmetros das partículas e pelas circunstâncias ambientais, como tamanho e forma da partícula, surfactante, valor de pH e temperatura, que eram bastante diferentes em trabalhos diferentes. Além disso, alguns pesquisadores observaram que as nanopartículas têm pouco efeito na condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos. Utomo et al. [66] investigou a condutividade térmica de alumina à base de água e nanofluidos de titânia. Eles observaram que a condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos que eles prepararam foi ligeiramente menor do que a previsão do modelo convencional devido ao alto teor de dispersantes. E os resultados mostraram claramente que TiO ₂ os nanofluidos não mostram aumento anômalo da condutividade térmica ou coeficiente de transferência de calor por convecção em um fluxo de tubo, como mostrado em outros relatórios.

Efeito da forma de partícula

As influências da forma e do tamanho das nanopartículas não são tão amplamente investigadas quanto a do carregamento de partículas. Os estudos existentes não mostraram grandes efeitos pelo formato ou tamanho das partículas na condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos, o que é mais provavelmente devido às quantidades relativamente pequenas neste efeito. Murshed et al. [62] dispersou dois tipos de TiO ₂ nanopartículas de água usando CTAB como dispersante. Um tipo tem a forma de bastonete com diâmetro e comprimento de 10 nm x 40 nm. E o outro tipo tem formas esféricas de 15 nm de diâmetro. Eles observaram que a condutividade térmica de ambos os tipos TiO ₂ os nanofluidos aumentaram com o aumento da carga de partículas, enquanto as partículas em forma de bastão tiveram mais contribuições do que as esféricas. As melhorias máximas na condutividade térmica para o primeiro e o último foram cerca de 33 e 30%, respectivamente. Chen et al. [64] estudaram a condutividade térmica efetiva de quatro tipos de nanofluidos feitos ortogonalmente de TiO ₂ nanopartículas (25 nm) e TiO ₂ nanotubos (10 nm × 100 nm) com água e EG como fluido de base, respectivamente. Eles descobriram que as distinções entre o aprimoramento do TiO ₂ nanopartículas e TiO ₂ nanotubos na condutividade térmica não eram grandes, enquanto o aprimoramento é muito maior do que o valor de cálculo da equação de Hamilton-Crosser.

Efeito da temperatura

A temperatura é outro fator de influência importante na condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos. A Figura 2 mostra a influência da temperatura no aumento da condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos em diferentes pesquisas. Wang et al. [67] investigou o efeito da carga de partículas e da temperatura na condutividade térmica do TiO à base de água ₂ nanofluidos. Os resultados mostraram que a temperatura de trabalho desempenha papéis positivos mais importantes e contribui mais para a condutividade térmica em uma temperatura mais alta. Eles também concluíram que os resultados estão de acordo com os valores teóricos determinados considerando o movimento browniano dependente da temperatura e a micro-convecção. Reddy et al. [68] investigou a condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos para diferentes cargas de partículas na faixa de 0,2-1,0% em diferentes temperaturas. E eles observaram que a condutividade térmica do TiO ₂ os nanofluidos aumentam com o aumento da carga de partículas e da temperatura. Yang et al. [58] adicionou TiO ₂ nanopartículas de amônia-água para preparar nanofluidos binários baseados em fluido. Eles também descobriram que o aumento da temperatura pode resultar em um aumento na razão de condutividade térmica do TiO binário ₂ nanofluidos para o fluido de base.

Influência da temperatura no aumento da condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos em diferentes pesquisas

Os resultados acima mostraram que TiO ₂ nanopartículas podem contribuir mais para a condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos em temperatura mais alta. No entanto, alguns resultados singulares sobre o efeito da temperatura também podem ser incluídos. Turgut et al. [54] investigou a condutividade térmica efetiva do TiO à base de água desionizada ₂ nanofluidos a temperaturas de 13, 23, 40 e 55 ° C. Eles observaram que a condutividade térmica aumenta com um aumento no carregamento de partículas, mas a mudança de temperatura tem pouco efeito sobre a condutividade térmica efetiva do TiO ₂ nanofluidos. Além disso, alguns resultados mostraram que a temperatura desempenha um papel na condutividade térmica efetiva. Duangthongsuk e Wongwises [69] suspenderam o TiO ₂ nanopartículas em água com uma faixa de carga de volume de 0,2 a 2%, e eles coletaram os dados em uma faixa de temperatura de 15 a 35 ° C. Eles observaram que a condutividade térmica medida do TiO ₂ - os nanofluidos de água aumentaram com o aumento da carga de partículas e da temperatura, mas a razão de condutividade térmica diminuiu com o aumento da temperatura; eles atribuíram a razão à taxa de crescimento mais rápida da condutividade térmica do fluido de base.

A razão do papel incerto da temperatura na relação de condutividade térmica do TiO ₂ os nanofluidos podem ser devido ao complexo mecanismo de condutividade térmica dos nanofluidos. Quando a temperatura muda, os outros parâmetros, como a estrutura, atividade de superfície, estabilidade e das partículas, a característica do dispersante, etc. podem ser alterados, e esses parâmetros são geralmente muito diferentes em trabalhos diferentes. Portanto, as influências da temperatura na relação de condutividade térmica do TiO ₂ os nanofluidos estão relacionados às nanopartículas específicas e aos tipos de fluido de base. Esta observação pode ser melhorada pela pesquisa de Cabaleiro et al. [41], na qual o comportamento da condutividade térmica dependente da temperatura foi estudado para anatase e rutilo TiO ₂ nanofluidos com etileno e propilenoglicol como fluido base, respectivamente. A dependência da condutividade térmica com a temperatura desses quatro tipos de TiO ₂ os nanofluidos são mostrados na Fig. 3. Pode-se observar que todos os quatro tipos de nanofluidos exibiram condutividades térmicas mais altas do que os fluidos de base correspondentes. A temperatura desempenhou papéis diferentes para TiO ₂ nanofluidos contendo diferentes nanopartículas de estrutura nanocristalina e com diferentes fluidos de base. A condutividade térmica aumentou conforme a temperatura aumenta para nanofluidos baseados em EG, com um incremento máximo de 11,4% pela temperatura na faixa de estudo, enquanto parecia quase independente da temperatura para nanofluidos baseados em PG.

Dependência da temperatura da condutividade térmica de quatro tipos de TiO ₂ nanofluidos [41]. Reproduzido com permissão da Elsevier

Efeito de fluido básico

Ingredientes de fluidos básicos também podem afetar a condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos. Chen et al. [64] mediu a condutividade térmica efetiva de TiO esférico e tubular ₂ nanofluidos com água e etilenoglicol como fluidos de base, respectivamente. Eles observaram que ambas as melhorias do TiO ₂ nanopartículas e TiO ₂ nanotubos com EG como fluido de base eram maiores do que com água como fluido de base. Reddy et al. [68] descobriram que o aumento da condutividade térmica para TiO à base de água, à base de EG / W (40%:60%) e à base de EG / W (50%:50%) ₂ os nanofluidos aumentaram de 0,649 para 5,01%, 1,94 para 4,38% e 10,64 para 14,2%, respectivamente, quando a concentração de volume de TiO ₂ as nanopartículas aumentaram de 0,2 a 1,0% à temperatura ambiente (30 ° C). No entanto, alguns resultados opostos também podem ser observados, Cabaleiro et al. [41] descobriram que os aprimoramentos de condutividade térmica para TiO ₂ nanofluidos com EG, PG ou óleo de parafina como fluidos de base foram nitidamente mais baixos do que aqueles com água como fluidos de base. Além disso, no relatório de Sonawane et al. [70], o efeito dos fluidos de base foi considerado complexo e inacessível porque a condutividade térmica do TiO ₂ os nanofluidos com carga de partícula de 1% em volume seguiram a seguinte sequência:nanofluido à base de óleo de parafina> nanofluido à base de água> nanofluido à base de EG, enquanto que os fluidos de base pura seguiram a sequência água> EG> óleo de parafina. Eles analisaram essa observação errática da perspectiva do efeito da viscosidade e pensaram que a viscosidade do fluido de base mais baixa poderia fazer mais contribuições para o aumento da condutividade térmica dos nanofluidos.

Efeito surfactante

A adição de surfactante é outro fator importante na condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos. Alguns resultados mostraram que os surfactantes têm um efeito positivo na condutividade térmica. Saleh et al. [65] estudaram o efeito de diferentes tipos de surfactantes na condutividade térmica do TiO ₂ - nanofluidos de água, e os resultados são mostrados na Fig. 4. Pode-se ver que todos os três tipos de surfactantes poderiam melhorar muito a condutividade térmica dos nanofluidos e os nanofluidos com SDS como estabilizador exibiram o maior aprimoramento, seguido por aqueles com CTAB e Span-80 como estabilizador. E eles pensaram que a estabilidade de dispersão e as propriedades de superfície das partículas estavam envolvidas nas melhorias na condução térmica dos nanofluidos.

Efeito de diferentes surfactantes na condutividade térmica do TiO ₂ –Anofluidos de água [65]. Reproduzido com permissão da Elsevier

Existem também alguns resultados diferentes no efeito do surfactante. Yang et al. [58] descobriram que quando o conteúdo de amônia nos fluidos de base aumenta, a razão de condutividade térmica de TiO ₂ os nanofluidos também aumentarão porque a estabilidade do TiO ₂ nanofluidos amônia-água serão melhorados em valores de pH mais altos. E os surfactantes PEG1000 e PAA em baixa concentração têm influência relativamente menor do que outros fatores de impacto na condutividade térmica, como partículas ou conteúdo de amônia, temperatura. No entanto, o PEG1000 pode melhorar a estabilidade TiO ₂ nanofluidos amônia-água, que induzem a melhoria da condutividade térmica dos nanofluidos. Murshed et al. [62] descobriram que o ácido oleico e o CTAB podem melhorar a estabilidade da dispersão do TiO ₂ nanofluidos sem impactar nas propriedades físicas térmicas dos nanofluidos e coeficiente de transferência de calor monofásico porque o teor de surfactante empregado em seus experimentos era muito baixo viz. 0,01–0,02 vol.%. Existem também alguns resultados que mostram que os surfactantes têm um efeito depressor. Utomo et al. [66] investigou a condutividade térmica do Al ₂ à base de água O ₃ e TiO ₂ nanofluidos. Eles descobriram que a alta carga de estabilizadores pode resultar em uma diminuição na condutividade térmica efetiva desses dois tipos de nanofluidos.

Efeito de sonicação

A sonicação também mostrou alguns efeitos na condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos. Ismay et al. [71] descobriram que a condutividade térmica do TiO ₂ - os nanofluidos de água atingiram o máximo quando o valor de pH está perto de 7 e foi melhorado pela sonicação de 2 h. E eles pensaram que a agregação pode explicar as melhorias observadas devido ao efeito de percolação. Sonawane et al. [70] realizaram uma pesquisa particular sobre o efeito na condutividade térmica pelo tempo ultrassônico, e os resultados são mostrados na Fig. 5a-c. Ele pode ser encontrado para todos os três tipos de nanofluidos em várias concentrações, as proporções crescentes de condutividade térmica aumentaram primeiro e depois diminuíram conforme o tempo de ultrassom aumenta, e o incremento máximo ocorreu no tempo de sonicação de 60 min. Eles atribuíram o motivo da seguinte forma:o tempo de sonicação ideal de 60 min pode intensificar o movimento browniano das nanopartículas e a interação intermolecular entre as partículas e o líquido a granel, o que resultou em um aumento da condutividade térmica. No entanto, sonicação de longa data de mais de 60 min poderia induzir o agrupamento e agregação de nanopartículas, que foi considerado responsável pelo declínio do transporte de calor e condutividade térmica em nanopartículas.

O aumento percentual na condutividade térmica em função do tempo de sonicação. a Fluido base:água. b Fluido de base:etilenoglicol. c Fluido de base:óleo de parafina. Redesenhado com base em dados experimentais na referência [70]

Estudos teóricos

O estudo teórico de nanofluidos é um dos focos de pesquisa na área de nanofluidos. Vários modelos de condutividade térmica foram propostos nos últimos anos. É geralmente considerado que a maioria dos modelos convencionais podem ser usados para TiO ₂ nanofluido, a menos que haja restrições especiais. Porém, devido à grande diferença nos dados experimentais de condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos, é quase impossível para um único modelo ajustar todos os resultados diferentes. Devido aos modelos convencionais serem difíceis de serem aplicados a um caso individual, alguns modelos de condutividade térmica direcionados para TiO ₂ nanofluidos também são propostos nos últimos anos. A Tabela 1 fornece um resumo das equações do modelo de condutividade térmica disponíveis especializadas em TiO ₂ nanofluidos. Pode ser visto que fatores como camada interfacial [59, 72], movimento browniano [73, 74], tamanho de partícula e razão de aspecto [72, 75] e agregação [76] foram considerados em alguns modelos. E também existem alguns modelos que são propostos apenas por ajuste experimental ou análise de variância [68, 74, 77,78,79,80,81,82]. Pode-se concluir que esses modelos são adequados apenas para seus casos individuais. Embora os estudos teóricos sobre a condutividade térmica dos nanofluidos tenham sido muito desenvolvidos, a falha mais fundamental reside na grande diferença nos diferentes resultados experimentais. É bastante difícil compreender de forma abrangente e precisa o processo de condução de calor em nanofluido, uma vez que a nanoestrutura e o micromovimento das partículas são difíceis de descrever quantitativamente. Portanto, devido à baixa precisão dos modelos para um caso de aplicação individual, a melhor forma de obter a condutividade térmica dos nanofluidos para o projeto do sistema de aplicação é realizando um experimento preliminar.

A análise acima revela que, no momento, ainda existem controvérsias e inconsistências sobre os fatores de influência na condutividade térmica do TiO ₂ nanofluidos. Embora o carregamento de partículas tenha exibido uma correlação positiva com a condutividade térmica de nanofluidos, os efeitos de outros fatores, incluindo forma de partícula, tamanho, tipo de fluido de base, temperatura, surfactante e sonicação são unificados. Mesmo para o efeito de carga de partículas, as intensidades de crescimento na condutividade térmica diferem amplamente para diferentes amostras. As inconsistências da condutividade térmica dos nanofluidos em várias pesquisas são principalmente porque a condutividade térmica é afetada simultaneamente por muitos fatores, especialmente alguns parâmetros microscópicos, como agrupamento de partículas e micromovimentos, que são bastante difíceis para uma análise ou medição quantitativa.

Outra polêmica é o mecanismo de aumento da condução de calor dos nanofluidos. Acredita-se que o agrupamento e a coleta de partículas sejam responsáveis pelo aumento na condução de calor dos nanofluidos [48, 50, 51]. No entanto, os nanofluidos estáveis com menos agregações por surfactante adequado ou tratamento de sonicação também mostraram maior condutividade térmica [62, 65, 66, 70, 71]. O principal mecanismo de aumento na condução de calor dos nanofluidos é o agrupamento de partículas ou o micromovimento, ou alguns outros fatores precisam ser analisados posteriormente.

Absorção Solar

Como uma fonte limpa de energia renovável, a energia solar tem um impacto ambiental mínimo. No entanto, o desenvolvimento do coletor térmico solar é restringido pelas propriedades de baixa absorção do fluido de trabalho convencional. Portanto, nos últimos anos, a tecnologia de nanofluidos tem sido gradualmente usada nos coletores solares para produzir propriedades térmicas e ópticas superiores. Espera-se que esta nova geração de fluido de transferência de calor e absorção solar possa melhorar a eficiência do uso da energia solar.

Conforme mostrado na Fig. 6, um diagrama esquemático típico do sistema de aquecimento solar de água concentrado à base de nanofluidos pode ser observado nos relatórios de Khullar et al. [83]. Eles pensaram que uma grande quantidade de reduções de emissões e economia de energia poderia ser alcançada ao implementar um coletor solar concentrado baseado em nanofluidos. Chaji et al. [84] investigaram os efeitos do conteúdo das partículas e da taxa de fluxo do líquido sobre a eficiência de um coletor de placa plana de pequena escala com TiO ₂ nanofluidos. Eles encontraram o índice de eficiência do coletor usando TiO ₂ nanofluidos foi aumentado em 2,6 a 7% em comparação com o fluido de base com base no padrão europeu EN12975-2. Said et al. [85] usou TiO ₂ –H ₂ O nanofluido como o fluido de trabalho para melhorar o desempenho de um coletor solar de placa plana. Eles observaram que os nanofluidos preparados podem se manter estáveis por mais de 1 mês. Os resultados mostraram que, em comparação com o fluido à base de água, a eficiência energética pode ser aumentada em 76,6% vol.% De carga e taxa de fluxo de 0,5 kg / min, e a maior eficiência exergética de 16,9% pode ser alcançada nessas condições de operação.

Esquema do sistema de aquecimento solar de água concentrado à base de nanofluidos. Redesenhado com base na referência [83]

A pesquisa teórica sobre o desempenho de um coletor solar a partir de nanofluidos também vem sendo desenvolvida nos últimos anos. Alim et al. [86] estudou teoricamente a geração de entropia, as características de transferência de calor e a queda de pressão do Al ₂ O ₃ , CuO, SiO ₂ e TiO ₂ nanofluidos em um coletor solar de placa plana sob fluxo laminar. Eles descobriram que todos os tipos de nanofluidos podem melhorar o desempenho, enquanto o fator de atrito era quase semelhante ao do fluido à base de água. Faizal et al. [87] também realizaram um estudo numérico sobre o desempenho desses quatro tipos de nanofluidos no coletor solar. Eles observaram que a economia de energia de todos os quatro tipos de nanofluidos pode ultrapassar 20%, o que resultaria em reduções de emissões de gases de efeito estufa.

O aprimoramento de desempenho por nanofluidos em coletores solares é geralmente atribuído a dois fatores principais:os caracteres de transferência de calor aprimorados e propriedades ópticas. Portanto, as propriedades ópticas dos nanofluidos no sistema de absorção solar também foram investigadas pelos pesquisadores. Said et al. [88] realizaram experimentos e estudos analíticos sobre o desempenho de absorção solar do TiO ₂ e Al ₂ O ₃ nanofluidos. Eles usaram duas frações de volume de 0,1 a 0,3% em volume para a investigação da propriedade fotossensível. Algumas teorias clássicas, incluindo as abordagens de Rayleigh, Maxwell – Garnett e Lambert – Beer foram adotadas em sua análise analítica. Eles concluíram que as propriedades ópticas do TiO ₂ os nanofluidos eram maiores do que os de Al ₂ O ₃ nanofluidos dentro da faixa de luz visível para todas as cargas de partículas. He et al. [89] comparou a eficiência de conversão de luz-calor do TiO ₂ –Água e nanofluidos CNT – água em um coletor solar de tubo evacuado em condições ensolaradas e nubladas. Eles observaram que o incremento da temperatura do nanofluido de água do CNT é maior do que o do TiO ₂ - nanofluidos de água, que indicaram que a característica de conversão luz-calor do primeiro é melhor do que o último.

Said et al. [90] pensaram que a maioria das pesquisas estava focada nas propriedades termofísicas e ópticas fundamentais dos nanofluidos; os estudos sobre algum fator importante para espalhamento e absorção, incluindo tamanho, forma e conteúdo de partícula, bem como tipo de fluido de base, raramente foram encontrados. Para examinar esses fatores, eles realizaram pesquisas relacionadas e observaram que o tamanho da partícula tem pouco efeito quando abaixo de 20 nm, e o conteúdo da partícula era diretamente proporcional ao coeficiente de extinção. Para os nanofluidos contendo 20 nm TiO ₂ nanopartículas, a transmissividade era quase zero para comprimentos de onda variando de 200 a 300 nm, mas 71% para 400 nm e 88% para 900 nm, respectivamente. Eles também sugeriram que a fração de volume de TiO ₂ as nanopartículas devem estar abaixo de 0,1%, em que um resultado muito melhor pode ser obtido.

Kim et al. [91] realizou uma pesquisa teórica detalhada usando MWCNT, Al ₂ O ₃ , CuO, SiO ₂ e TiO ₂ nanofluidos com fluido de base PG (propilenoglicol) - água (20:80) em um coletor solar de tubo em U de alta temperatura. Eles observaram que a eficiência do coletor da eficiência do coletor solar tem uma correlação claramente positiva com a condutividade térmica das nanopartículas adicionadas, uma vez que está na sequência do maior para o menor:MWCNT, CuO, Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , e SiO ₂ nanofluidos. Eles também analisaram a redução de emissão de CO ₂ e SO ₂ bem como o consumo de eletricidade e energia em todo o mundo. Seus resultados confirmam que os nanofluidos têm grande potencial para economia de energia e redução de emissões. Devido aos seus resultados teóricos não terem considerado a situação de dispersão dos diferentes nanofluidos, o desempenho real deve ser verificado experimentalmente.

Coincidentemente, um estudo experimental semelhante de coletor solar de placa plana usando diferentes nanofluidos foi realizado por Verma et al. [92]. Os resultados experimentais indicaram que para apenas 0,75% de carga de volume de partículas e taxa de fluxo de 0,025 kg / s, a eficiência exergética dos nanofluidos em comparação com a água é aumentada em 29,32, 21,46, 16,67, 10,86, 6,97 e 5,74%, respectivamente, para o grafeno , CuO, Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , e SiO ₂ nanofluidos. Além disso, a queda na geração de entropia seguiu essa sequência. Seus resultados também confirmaram que a eficiência do coletor solar tem uma correlação positiva com a condutividade térmica das nanopartículas adicionadas.

No entanto, também existem algumas pesquisas com resultados diferentes. Mahian et al. [93] analisaram o desempenho de um coletor solar baseado em minicanal usando quatro diferentes nanofluidos de água com Cu, Al ₂ O ₃ , TiO ₂ , e SiO ₂ nanopartículas respectivamente. Seus resultados mostraram o Al ₂ O ₃ nanofluidos exibiram o maior coeficiente de transferência de calor, enquanto o menor valor pertencia a SiO ₂ –Anofluidos de água, mas a temperatura de saída seguiu esta sequência:Cu> TiO ₂> Al ₂ O ₃> SiO ₂ nanofluidos. Eles também observaram que a geração de entropia de TiO ₂ –A água é mais baixa do que Al ₂ O ₃ - nanofluidos de água, apesar da condutividade térmica do primeiro ser menor do que o último.

Refrigeração

Nano-refrigerante é um tipo especial de nanofluido que consiste em nanopartículas e refrigerante, bem como o provável lubrificante. Nano-refrigerant is a new generation of refrigerant for using compression or absorption refrigeration, air conditioning systems, heat pumps, etc. In recent years, many studies regarding nano-refrigerants have shown that adding nanoparticles into refrigerants or lubricant can achieve a better system performance and energy efficiency.

Table 2 shows summary of related studies on TiO₂ nanoparticle-based nano-refrigerants. It can be seen that the TiO₂ nanoparticles can work normally and safely with many kinds of refrigerants, including R134a, R600a, R436a, R436b, R141b, R123, R12, R22, and R410a. It can be seen that most results showed that adding TiO₂ nanoparticles could bring benefits to the refrigeration system and the lubricating oil system, such as improving the performance [94], reducing the energy consumption [95,96,97], and the irreversibility [98]. Also, some research focused on the heat transfer [99, 100] and pressure drop [101] of the nano-refrigerant system to investigate the effect mechanism of the nanoparticles. Li et al. [102] investigated the coefficient of performance (COP) of the refrigeration system for both the cooling cycle and heating cycle, and the results showed that adding TiO₂ nanoparticle would lead to a slight decrease in COP of the cooling cycle but a significant increase in COP of the heating cycle based on the power consumption of the compression. Bi et al. [96] experimentally investigated the reliability and performance of a domestic refrigerator with HFC134a as refrigerant and Mineral oil with TiO₂ nanoparticles mixtures as lubricant. As illustrated in Fig. 7, the system main consists of fresh food storage room and frozen food storage room as well as refrigeration system pipelines. The results showed that the system TiO₂ nanoparticles works normally and safely and adding 0.1 wt.% TiO₂ nanoparticles can reduce 26.1% energy consumption while particle type has little effect on performance.

Schematic diagram of a domestic refrigerator with HFC134a, mineral oil and TiO₂ nanoparticles [96]. Reproduced with permission from Elsevier

In addition, there is likewise a forward-looking study on the effect on the environment. Javadi and Saidur [103] observed that adding 0.1% of TiO₂ nanoparticles to mineral oil-R134a could result in the maximum energy savings of 25% and reduce the CO₂ emission by 7 million tons by year of 2030 in Malaysia.

It can be seen from Table 2 that the amounts of nanoparticles used in refrigerants were very low as below 0.1% [94,95,96,97,98,99,100,101,102,103], which can prevent clogging by the possible sedimentation of nanoparticles. However, although all results seemed positive, the long-term performance of the refrigeration system using nano-refrigerants is a great challenge.

Lin et al. [15] investigated the suspending ratio of (0.1 to 1%) nanolubricant–refrigerant after continuous alternation processes of condensation and evaporation. The schematic diagram and photographic view of their experimental system is shown in Fig. 8. They found that the degradation ratio was 28 to 73% after 20 times’ alternate operations. Also, they found lower particle loading can reduce the degradation speed. It can be concluded that the longtime performance of nano-refrigerant system is the essential step for further application in nano-refrigeration system.

a , b Experimental setup for condensation–evaporation alternation [15]. Reproduced with permission from Elsevier

Energy Storage

The storage of latent heat is through the most efficient mean of storing thermal energy. The conventional PCMs have a shortcoming of inadequate heat transfer performance which can reduce the rate of storing and releasing thermal energy. Therefore, some researchers have studied the method of improving the heat transfer performance by adding nanoparticles into PCMs.

Usages of PCMs mainly include energy storage of heating or cooling capacity. Research on cool storage application of TiO₂ nano-PCMs is relatively rare. Liu et al. [104] find that thermal conductivity of saturated BaCl₂ aqueous solution increases remarkably when adding a small amount of TiO₂ nanopartículas. They found the thermal conductivity was increased by 15.65% as the TiO₂ nanoparticle volume fraction was 1.13% at temperature of 15 °C. They thought this nanofluid is a good phase change materials (PCMs) with higher cool storage/supply capacity and rate compared with its base fluids, which exhibited good potential for being applied to cool storage as a substitute for conventional PCMs.

Another similar study was conducted by He et al. [105]. They also found the thermal conductivity of saturated BaCl₂ aqueous solution can be distinctly enhanced by 12.76% when adding a small amount of TiO₂ nanoparticles at −5 °C. Although decreases in the latent heat and specific heat and an increase in viscosity were found, those varieties have little effect on the cool storage system since the supercooling degree is reduced by 84.92%. They also thought that TiO₂ -saturated BaCl₂ aqueous solution is suitable for low-temperature energy storage industries.

Studies on cool storage of TiO₂ nano-PCMs are in the minority, while most PCM applications focus on the heat storage. Table 3 shows a brief summary on the thermal conductivities and the latent heat of TiO₂ nano-PCMs for thermal storage applications in existing literatures. Sharma et al. [106] prepared a composite of palmitic acid (PA) and TiO₂ nanoparticles with SDBS as dispersant for thermal energy storage application. The preparation steps of PA–TiO₂ composites are shown in Fig. 9. It can be observed that the dispersion methods including adding surfactant, stirring, and ultrasonic vibration were implemented under the condition that the temperature of the base PA is above the melting temperature to confirm its liquid state.

Preparation steps of PA–TiO₂ composites [106]. Reproduced with permission from Elsevier

Their results showed that the thermal conductivity increased by 12.7, 20.6, 46.6, and 80% when the mass fractions of TiO₂ nanoparticle were 0.5, 1, 3, and 5%, respectively. And they considered this PCM could be a good candidate as potential solar thermal energy storage materials due to its high latent heat and thermal reliability of palmitic acid. Harikrishnan et al. [107] dispersed TiO₂ nanoparticles into PCM stearic acid and found this composite can accelerate the melting and solidification rates due to the enhanced heat transfer performance. They also observed that the addition of 0.3% nano-TiO₂ nanoparticles can increase the thermal conductivity of stearic acid by approximately 63%. In their another research [108], they used stearic acid and lauric as base PCM and found an increment of 42% in thermal conductivity and a reduction of only 2% of latent heat of fusion. Motahar et al. [109] dispersed the TiO₂ nanoparticles into organic PCM n-octadecane and found that the maximum enhancements of thermal conductivity in solid and liquid phases occurred at 3 and 4 wt.%, respectively. Moreover, the maximum average thermal conductivity enhancement for both phases was 26.6% when loading 5 wt.% nanoparticles.

Another experimental research focusing on the solidification process of PCM containing TiO₂ nanoparticles was also performed by Motahar et al. [110]. They observed that the rheological behavior of liquid PCM–TiO₂ at higher loading tends to Bingham fluids so that their solidification experiments were performed within 0–2.17 Bingham numbers. The results showed that the addition of TiO₂ nanoparticles can enhance the thermal conduction process and hence increase the solidified volume. For particle mass loading of 1, 2, and 4%, the solidified volume fraction was increased by 7, 9, and 18%, respectively. At last, they proposed a universal correlation to predict the solidified volume fraction as a function of Fourier number, Rayleigh number, solid Stefan number, Bingham number, and particle loading.

Most of the results showed that when adding TiO₂ nanoparticles, the thermal conductivity of PCMs can be greatly increased, while the latent heat will be decreased slightly, which is probably as a result of the thermal conductivity of nanoparticles which is much larger than the base composite, while the nanoparticles will not take part in the phase changing process as the base composite. However, in some case, both of the thermal conductivity and latent heat capacity of PCMs were considered to be elevated. Wang et al. [111] prepared nano-PCMs by adding TiO₂ nanoparticles into paraffin. They found the addition of TiO₂ nanoparticles can change the phase transition temperature and latent heat capacity of paraffin. The phase transition temperature dropped with <1% loading, while increased with>2% loading of particles. The latent heat increased firstly and then decreased as the loading of particles increase. And the turning concentration is 0.7 wt.%, at which a maximum latent heat capacity can be achieved. While the thermal conductivity of the nano-PCMs increased monotonously with the loading of TiO₂ nanopartículas. When the loading of TiO₂ nanoparticles reached 7 wt.%, the thermal conductivity was increased by 13% but the latent heat was reduced by 9%.

Heat Pipes

The characteristics of boiling heat transfer and critical heat flux enhancement of nanofluids can be utilized in the heat pipe to improve its performance and broaden the application range. And some numerical results [112, 113] have shown that for thermosyphon heat pipe, using the nanofluid could achieve a better heat transfer characteristics. Also, some researchers have carried out related research using TiO₂ nanofluids.

Zhou et al. [114] tested gravity heat pipes filled with DI water and TiO₂ nanofluids, where the concentration and filling ratio of nanoparticles were varied and the initial temperature distribution was given. The result indicated that the heat pipes filled with nanofluids had a lower start-up temperature and a shorter start-up time in evaporation section under the condition of a water bath. And the biggest temperature drop between the evaporation section and the condensation section for heat pipes filled with TiO₂ nanofluids was lower than those filled with DI water. The start-up time of heat pipes with filling ratios ranged between 50 and 70% in the evaporation section increased with the increase of the filling ratio and heating temperature, but the small inclination angle had a negative effect on the start-up performance.

Saleh et al. [65] collected data from different nanofluid experiments, where particle volume loading was up to 1.0% and the temperature of measurements ranged from 10 to 60 °C. They discovered that these data agreed with the classical Brownian motion theoretical model. They also investigated experimentally the effect of nanofluids on the thermal performance of heat pipes by measuring the wall temperature and thermal resistance distributions between the evaporation and condensation section. They found that distilled water and nanofluids achieved the best heat transfer performance when the inclination was set to 45° and the charge volume ratio of working fluid was 60%.

In 2015, Monirimanesh et al. [115] designed a thermosyphon-type heat pipe heat exchanger (HPHX) using TiO₂ nanofluids as the working fluid to save energy in an air conditioning system. Their experimental apparatus was constructed as shown in Fig. 10. They establish a pre-cooling and pre-heating device to produce altered conditions of the inlet air for investigating the performance of HPHX. The evaporator and condenser section of the HPHX functioned as a pre-cooler and reheating coil for the air conditioning system respectively. They also employed an electric heater and electric boiler to supply heat and steam into the entered fresh air by a fan for the purpose of simulating the hot and humid climate. Their results showed that using TiO₂ nanofluids and increasing the HPHX number of rows could make a part of air condensed on the evaporator fin, which could enhance the energy in the pre-cooling section. The use of 3 wt.% TiO₂ –methanol nanofluids in a four-row HPHX could achieve the highest energy savings ranging from 30.6 to 32.8% when the inlet air under the properties of 45 °C and 50–74% relative humidity. Based on a comprehensive consideration of the main purpose of supplying the energy required for reheating, they suggested that 2 wt.% TiO₂ –methanol nanofluid for the four-row HPHX would have been adequate and more economical.

Schematic of the experimental apparatus [115]. Reproduced with permission from Springer

Mass Transfer

The mass transfer of nanofluids is another important application aspect of TiO₂ nanofluids. Current research has shown that TiO₂ nanofluids can be used to enhance the absorption process of CO₂ and NH3 as well as the mass transfer coefficient of electrolyte fluids.

Li et al. [116] prepared stable N -methyldiethanolamine (MDEA)-based nanofluids to strengthen the absorption performance of CO₂ in the MDEA solution. The CO₂ absorption characteristics in the gas/liquid interface of nanofluids were investigated by measuring the absolute pressure drop of gas. The mass fraction of MDEA was 50%. And they used two particle mass fractions of 0.1 and 0.4%. The results showed that the CO₂ absorption rate increases with increasing temperature and it is enhanced by the added nanoparticles. However, at 20 and 30 °C, the enhancement caused by the mass fraction of nanoparticle (0.1 and 0.4%) reduced gradually. The effective absorption ratio varied from 1.03 to 1.14. Also, CO₂ bubble absorption ratio increased with the increase of nanoparticle mass fraction.

Yang [117] prepared stable TiO₂ nanofluids without adding dispersant and then carried out a comparative experiment on the falling film performance of absorption of ammonia gas by nanofluids and pure water. The schematic diagram of the experimental system for NH₃ –H ₂ O nanofluid falling film absorption is shown in Fig. 11. They found that the absorption rate of ammonia gas can be increased by 10% when adding anatase TiO₂ nanofluids. Wu [118] used the similar experimental device but changed the falling film tube of Fig. 11 into a fin tube. He investigated the effect of rutile TiO₂ nanofluids on the ammonia absorption performance of falling film outside a fin tube. The result showed that the combined use of zigzag tubule and TiO₂ nanofluids can strengthen the ammonia–water falling film absorption and the maximum increment can reach 60.8%.

Schematic diagram of the experimental system for NH₃ –H ₂ O nanofluid falling film absorption [117]. 1 NH3 vessel, 2 decompression valve, 3 constant pressure controller, 4 , 11 container of solution, 5 inlet of cooling water, 6 , 10 constant flow controller, 7 falling film tube, 8 visible absorber body, 9 solution distributor, 12 tubes for balancing pressure, 13 outlet of cooling water, 14 HP data acquisition instrument, 15 computador

Beiki et al. [119] investigated experimentally the turbulent mass transfer characteristics of TiO₂ and γ-Al₂ O ₃ electrolyte nanofluids in a circular tube. The results showed that adding 0.015 vol.% TiO₂ and 0.01 vol.% γ-Al₂ O ₃ could bring an increase in mass transfer coefficient of the electrolyte solution by 18 and 10%, respectively. They found that the enhancement ratio was independent of Reynolds number. The mass transfer coefficients increased firstly and then decreased as the nanoparticle loading increase. They attributed the cause of the existing of optimal particles’ loading to the clustering of nanoparticles and forming bigger agglomerates with smaller Brownian velocity when exceeding the optimum loading.

Coolant of Milling

As a coolant, nanofluids’ heat transfer enhancement characteristic can improve the cooling performance [120]. Moreover, when nanofluids are used for milling, another characteristic of nanofluids viz. enhancement in wear resistance can also play an important role in extending the lifetime of the milling tool.

Yogeswaran et al. [121] investigated experimentally the effects of coolant of TiO₂ –EG nanofluid on the tool wear and workpiece temperature at the various milling conditions when used for milling a stainless steel AISI 304. The milling tool was made of a TiN-coated carbide insert. The results showed that comparing to pure base fluid, the workpiece temperature was reduced by 30% when using the nanofluid as coolant. The tool wear from milling using the EG-based TiO₂ nano-coolant is much less than using the normal commercial coolant because the nanofluids can reduce the heat penetrating into the inserts. And the tool life is increased as a result of the nanoparticles reduces the damage on the edge of the tool.

Muthusamy et al. [122] also compared the efficiency of nanoparticle-based coolant (TiO₂ –EG) and conventional water-soluble coolant on the tool life and wear performance of a TiN-coated carbide insert in the end-milling process of AISI304 stainless steel. The results showed that using TiO₂ –EG nanofluid as coolant could increase the tool life from 32.67 to 54.9 min (increased by 40.55%) comparing to that using TiO₂ –EG nanofluid as coolant instead of water-soluble coolant. They attributed the cause to a Ti nanoparticle layer on the edge of the insert formed during the milling process when using TiO₂ –EG nanofluid, which can be proved from the SEM and EDX of cutting edge as shown in Fig. 12. When using nanofluids as coolant, the oxidation still occurred despite the cutting temperature was reduced at the interface of the tool and workpiece since it can be found from Fig. 12 the O peak on the EDX spectrum. The hard oxidation layer was formed due to the entering of oxygen from TiO₂ –EG nanofluid into the tool–workpiece interface. Then, the hard oxidation layer can protect the tool from micro-cracking and chipping wear because it could not be easily detached despite under the severe impact of the milling force and took parts of the tool surface from the workpiece.

SEM and EDX of cutting edge [122]. At a cutting speed of 1500 rpm, feed rate of 0.02-mm tooth, and axial depth of 0.1 mm using nanoparticle-based coolant at a cutting distance of 180 mm (×60 magnification). Reproduced with permission from Springer

Challenges and Future Works

Challenges

The above energy-related examples have exhibited the extensive application prospect and excellent properties of TiO₂ nanofluids. Although in some cases, especially in heat transfer applications, the heat transfer performance of TiO₂ nanofluids are not better than that of Ag, Cu, and CNT nanofluids, TiO₂ nanofluid is also a good choice due to their comprehensive properties for instance better dispersion and chemical stability, security, and economy.

Although TiO₂ nanofluids have showed great enhancement in heat transfer of solar collectors, refrigeration, energy storage, heat pipes, and coolant of milling, the investigations on the performances including dispersion stability and heat transfer performance after running operations are in great lack. Most dispersion stability studies are in static conditions, but it is important that the nanofluids prepared should be treated in the practical application conditions to examine the dynamic cycle stability and the sustainability of both system performance and components of nanofluids.

Generally, the biggest downside in application of nanofluids is the sedimentation and degeneration of nanoparticles after long running which makes the long-term performances of nanofluid system challenged. Some researchers have proposed a new idea and a novel method to re-disperse the aggregates in real time of the running system [123]. However, the concrete effect of the device has to be verified experimentally, and then, the design and location of the re-dispersion device needs to be improved. The surfactant is expected to have positive effect on the re-dispersion characteristic of aggregates. However, one of the biggest flaws in using surfactants is the occurrence of foaming when the fluids are under flowing or heating conditions which would have adverse impacts on the heat or mass transfer application of nanofluids. This defect suggests the amount of surfactant employed in the nanofluids should be limited.

Another great limitation in application of nanofluid is the increase in pumping power and pressure drop of nanofluids, which is essential for the high-quality application of solar collectors, refrigeration, and heat pipes. For instance, Sajadi and Kazemi [124] found the proportional increase in pressure drop of TiO₂ nanofluids is higher than that of heat transfer coefficient. While Teng et al. [125] found the pressure drop proportion of TiO₂ nanofluids for turbulent flow is lower than that for laminar flow. Therefore, if the extra energy consumption by the increased viscosity of nanofluids exceeds the benefit from the heat or mass transfer enhancement, there will be no application prospect. The most extreme case is when a large amount of agglomerations emerge, the pumping power and pressure drop of nanofluids will be greatly increased, which might lead to serious impact on system performance. Moreover, based on the similarity principle in heat transfer study, for instance in forced convection process, Nusselt number is determined by Reynolds number and Prandtl number, different thermal conductivity and viscosity will induce different Nu even though for the same experimental heat transfer coefficient. Therefore, the properties of nanofluids are essential for quantitative study in those application fields.

Future Works

As a widely used material in considerable fields, TiO₂ has been explored several hundred years, and its nanofluidic form is also firmly worth studying and expected to make greater contributions owing to the outstanding physical and chemical properties. This paper provides a summary of the research outcomes of TiO₂ nanofluids up to now, including the preparation and stability of TiO₂ as well as three vital properties of TiO₂ nanofluids. It can be concluded that TiO₂ nanofluids show very comprehensive applications in heat transfer or other energy fields due to their good dispersion stability in both hydrophilic and lipophilic liquids, nontoxic and non-corrosive natures, chemical stability, lower price, and good appearance. Therefore, TiO₂ nanofluid is thought as one of the closest kinds to practical industrial application environment because of their better dispersion and chemical stability, security, and economy.

However, although TiO₂ nanofluids have shown enormously exciting potential applications, before commercialization of nanofluids, some urgent problems are summarized as follows:

Firstly, acquiring high-quantity nanofluid with outstanding long-term and high-temperature stability is the fundamental of the entire research since in any practical application, it is essential to have a stable suspension.

Secondly, the way to enhance and keep the stability of nanofluids in real time is a key issue in the actual use since the sedimentations of nanoparticles seem inevitable after a long-term running. The method to re-disperse the aggregation of nanoparticles in real time by adding some dispersion device in the system with functions of ultrasound or agitation might be a useful option [123].

Thirdly, although the surfactants were used to improve the dispersion and adhesion performance of nanoparticles in liquid, the effect of surfactants on the physical properties and system performance needs to be investigated. The amount of surfactants should be investigated experimentally owing to the positive and negative effects of surfactants.

Fourth, the pumping power or pressure drop of nanofluids is another challenge for the engineering application. Using nanofluids with higher viscosity than base fluids will induce a higher pressure drop and hence needs more pumping power [125]. The method to achieve higher heat transfer coefficient and lower pressure drop needs to be further studied.

Fifth, the waste management of the invalid nanofluids should also be considered when applying them to industrial systems. The impact on the environment by the nanofluids restricts many kinds of nanofluids containing heavy metal, toxic substance, or other hazardous substances. The super whiteness dyeing behavior of TiO₂ nanofluids should also be noticed to prevent the environment getting contaminated.

Sixth, although some studies have analyzed the entropy generation in tubes [126], microchannels [127], sheet, and other types of flow [128, 129], the entropy generation characteristic of nanofluid in the full system is actually the most important parameter for the full-system application or designing.

Last but not least, there is lack of evaluation index on the performance of nanofluids, especially on the stability, adhesion, and property sustainability of nanofluids. There is no unified indicator to evaluate the stability and adhesion of nanofluids. The uniform evaluation indexes on the different properties of nanofluids are needed [130].

The above problems are urgently needed to solve for the further application of TiO₂ nanofluids, which point out the directions of the future works in this field. It is believed that these problems and challenges will be solved or reduced with the development of nanofluid technology in the future.

Conclusions

This second part of the review summarizes recent research on application of TiO₂ nanofluids and identifies the challenges and opportunities for the further exploration of TiO₂ nanofluids. It can be concluded that although particle loading has exhibited a positive correlation with thermal conductivity of nanofluids, the effects of other factors including particle shape, size, base fluid type, temperature, surfactant, and sonication are unified. Even for particle loading effect, the intensities of growth in thermal conductivity differ widely for different samples. TiO ₂ nanofluids have shown good applications in many energy-related filed. However, the indeterminacy of long-term performances for both nanofluid and system and the increment in pressure drop are needed to investigate for further application. The forecast research hotspots are regarded as the long-term and high-temperature stability and re-disperse the aggregation of nanoparticles in real-time system, the required amount of surfactants, the heat transfer and pumping power characteristics, and the evaluation index on the stability, adhesion, and property sustainability of nanofluids.

Nanodots de carbono como nanosensores de modo duplo para detecção seletiva de peróxido de hidrogênio Investigações de Estruturas de Vacância Relacionadas ao Seu Crescimento na Folha h-BN

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