Експериментальне дослідження розчинності фулерену С₆₀ у холодильних мастилах та розчинах вуглеводневих холодоагентів з мастилом
Альтернативна назва
Experimental study of the solubility of C₆₀ fullerene in refrigeration lubricants and in solutions of hydrocarbon refrigerants with lubricants
Вантажиться...
Дата
2025
Науковий керівник
Укладач
Редактор
Назва журналу
ISSN
0367-1631
E-ISSN
Назва тому
Видавець
Одеський національний університет імені І. І. Мечникова
Анотація
Використання нанодобавок до компресорного мастила є перспективним способом підвищення ефективності парокомпресійних холодильних систем. Фулерен C₆₀ є перспективною добавка до мастила для зменшення зношування та тертя в компресорі. Для застосування цієї добавки важливим є експериментальне дослідження розчинності C₆₀ у мастилі та холодоагенті. Для мінеральних мастил було зафіксовано відносно високий «видима максимальна розчинність» C₆₀, який складав 0,13 мас. % для ХФ16-12 та 0,164 мас. % для Suniso 3 GS. Для алкілбензольного мастила Reniso SP 46 розчинність виявилася дуже низькою — 0,00229 мас. %. Для поліолефірних мастил результат залежав від марки: 0,0684 мас. % для ProEco RF 22 S та менше ніж 0,03 мас. % для Planetelf ACD 100 FY. Ультразвукова обробка мастила з C₆₀ сприяла утворенню пересичених колоїдних розчинів, які, залежно від марки мастила, або характеризувалися довготривалою стабільністю, або швидко переходили в істинний розчин із випадінням осаду C₆₀. Експерименти показали, що масова частка C₆₀, яка відповідає «видимої максимальної розчинності» за умов навколишнього середовища, залежить не тільки від типу мастила, а й від присадок. Розчинення мастила Suniso 3GS із вмістом 0,164 мас. % C₆₀ у пентані в об’ємному співвідношенні 1:9 не призвело до швидкого утворення агрегатів C₆₀. Проте через добу в розчині з’явився осад C₆₀, який повністю розчинився в мастилі після випаровування пентану. Аналогічно, розчинення мастила ProEco RF 22 S із вмістом 0,0684 мас. % C₆₀ у пропані не спричинило осадження C₆₀ протягом 3 годин. Після випаровування пропану мастило залишалося без осаду. Проведений експеримент моделює процес «розчинення C₆₀ ⇄ кластеризація C₆₀» у реальній холодильній системі, що дозволяє розглядати C₆₀ як перспективну добавку до компресорного мастила.
Utilizing nano-additives in the compressor oil is a promising way to improve the efficiency of the vapour compression refrigeration systems. Fullerene C₆₀ is a promising additive to oil for reducing wear and friction in the compressor. To apply this additive, the experimental investigation of the C₆₀ solubility in oil and refrigerant is important. The relatively high "apparent solubility limit" for C₆₀ of 0.13 wt% for KhF16-12 and 0.164 wt% for Suniso 3 GS was recorded for mineral oils. A very low one of 0.00229 wt% was for alkylbenzene Reniso SP 46 oil. For polyol ester oils, the result depended on the oil type: 0.0684 wt% for ProEco RF 22 S and less than 0.03 wt% for Planetelf ACD 100 FY. Ultrasonic treatment of the oil containing C₆₀ facilitated the formation of supersaturated colloidal solutions, which, depending on the oil type, either exhibited long-term stability or rapidly transformed into a true solution with C₆₀ precipitation. The experiments indicated that the C₆₀ mass fraction, which corresponds to the “apparent solubility limit” at ambient conditions, depends not only on oil type but on the commercial additives. Dissolution of Suniso 3GS oil containing 0.164 wt% C₆₀ in pentane at a volume ratio of 1:9 did not result in rapid precipitation of C₆₀ aggregates. However, C₆₀ precipitate appeared in the solution, completely dissolved into the oil after pentane evaporation. Similarly, dissolution of ProEco RF 22 S oil containing 0.0684 wt% C₆₀ in propane did not lead to C₆₀ precipitation within 3 hours. After propane evaporation, the oil did not contain the precipitate. The experiment simulated “C₆₀ dissolution ⇄ C₆₀ clustering” transformation in a real refrigeration system, thereby indicating the potential of C₆₀ as an additive to compressor oil.
Utilizing nano-additives in the compressor oil is a promising way to improve the efficiency of the vapour compression refrigeration systems. Fullerene C₆₀ is a promising additive to oil for reducing wear and friction in the compressor. To apply this additive, the experimental investigation of the C₆₀ solubility in oil and refrigerant is important. The relatively high "apparent solubility limit" for C₆₀ of 0.13 wt% for KhF16-12 and 0.164 wt% for Suniso 3 GS was recorded for mineral oils. A very low one of 0.00229 wt% was for alkylbenzene Reniso SP 46 oil. For polyol ester oils, the result depended on the oil type: 0.0684 wt% for ProEco RF 22 S and less than 0.03 wt% for Planetelf ACD 100 FY. Ultrasonic treatment of the oil containing C₆₀ facilitated the formation of supersaturated colloidal solutions, which, depending on the oil type, either exhibited long-term stability or rapidly transformed into a true solution with C₆₀ precipitation. The experiments indicated that the C₆₀ mass fraction, which corresponds to the “apparent solubility limit” at ambient conditions, depends not only on oil type but on the commercial additives. Dissolution of Suniso 3GS oil containing 0.164 wt% C₆₀ in pentane at a volume ratio of 1:9 did not result in rapid precipitation of C₆₀ aggregates. However, C₆₀ precipitate appeared in the solution, completely dissolved into the oil after pentane evaporation. Similarly, dissolution of ProEco RF 22 S oil containing 0.0684 wt% C₆₀ in propane did not lead to C₆₀ precipitation within 3 hours. After propane evaporation, the oil did not contain the precipitate. The experiment simulated “C₆₀ dissolution ⇄ C₆₀ clustering” transformation in a real refrigeration system, thereby indicating the potential of C₆₀ as an additive to compressor oil.
Опис
Ключові слова
фулерен C₆₀, вуглеводневий холодоагент, холодильне компресорне мастило, розчинність, видима максимальна розчинність, колоїдна система, fullerene C₆₀, hydrocarbon refrigerant, compressor refrigeration oil, solubility, apparent solubility limit, colloidal system
Бібліографічний опис
Експериментальне дослідження розчинності фулерену С₆₀ у холодильних мастилах та розчинах вуглеводневих холодоагентів з мастилом / О. Я. Хлієва, К. О. Шестопалов, Н. О. Хлієв, С. Г. Корнієвич. Фізика аеродисперсних систем : наук. зб. Одеса : Одес. нац. ун-т ім. І. І. Мечникова, 2025. Вип. 63. С. 52–62.
УДК
(544.351.3+541.182):621.564