PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR USING AL₂O₃–CU HYBRID NANOFLUIDS
This study examines the thermal performance enhancement of a flat plate solar collector (FPSC) using Al₂O₃–Cu hybrid nanofluids as the working fluid. Hybrid nanofluids, formulated by combining metal-oxide and metallic nanoparticles, offer superior thermophysical properties compared to conventional f...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/601 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1861137262395260928 |
|---|---|
| author | Sekharraj , K. Balu, P. Srilaxmi , Dasari Nimmala , Harathi Ravi , S. Ivanchuk , V. |
| author_facet | Sekharraj , K. Balu, P. Srilaxmi , Dasari Nimmala , Harathi Ravi , S. Ivanchuk , V. |
| author_sort | Sekharraj , K. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-30T21:07:05Z |
| description | This study examines the thermal performance enhancement of a flat plate solar collector (FPSC) using Al₂O₃–Cu hybrid nanofluids as the working fluid. Hybrid nanofluids, formulated by combining metal-oxide and metallic nanoparticles, offer superior thermophysical properties compared to conventional fluids. In this work, Al₂O₃ and Cu nanoparticles were dispersed in distilled water at low volume concentrations (0.05–0.15%) using ultrasonication, and their thermal conductivity, viscosity, and stability were characterized. Experiments were conducted under real-time solar radiation to evaluate useful heat gain and instantaneous thermal efficiency of the FPSC. Results show that hybrid nanofluids significantly enhance heat transfer, with thermal conductivity increasing by up to 22% compared to water. The collector’s useful heat gain improved by 18–28%, and the instantaneous efficiency increased by 12–20% depending on nanoparticle concentration. These improvements are attributed to enhanced thermal conductivity, intensified convective heat transfer, and synergistic effects between the nanoparticles. The findings demonstrate that Al₂O₃–Cu hybrid nanofluids are promising next-generation heat transfer fluids for high-performance solar thermal systems. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2026.1(84).137-144 |
| first_indexed | 2026-03-31T01:00:06Z |
| format | Article |
| id | veorgua-article-601 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-31T01:00:06Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | veorgua-article-6012026-03-30T21:07:05Z PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR USING AL₂O₃–CU HYBRID NANOFLUIDS ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЛАСКОГО СОНЯЧНОГО КОЛЕКТОРА ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ ГІБРИДНИХ НАНОРІДИН AL₂O₃–CU Sekharraj , K. Balu, P. Srilaxmi , Dasari Nimmala , Harathi Ravi , S. Ivanchuk , V. This study examines the thermal performance enhancement of a flat plate solar collector (FPSC) using Al₂O₃–Cu hybrid nanofluids as the working fluid. Hybrid nanofluids, formulated by combining metal-oxide and metallic nanoparticles, offer superior thermophysical properties compared to conventional fluids. In this work, Al₂O₃ and Cu nanoparticles were dispersed in distilled water at low volume concentrations (0.05–0.15%) using ultrasonication, and their thermal conductivity, viscosity, and stability were characterized. Experiments were conducted under real-time solar radiation to evaluate useful heat gain and instantaneous thermal efficiency of the FPSC. Results show that hybrid nanofluids significantly enhance heat transfer, with thermal conductivity increasing by up to 22% compared to water. The collector’s useful heat gain improved by 18–28%, and the instantaneous efficiency increased by 12–20% depending on nanoparticle concentration. These improvements are attributed to enhanced thermal conductivity, intensified convective heat transfer, and synergistic effects between the nanoparticles. The findings demonstrate that Al₂O₃–Cu hybrid nanofluids are promising next-generation heat transfer fluids for high-performance solar thermal systems. У цій роботі досліджено підвищення теплової ефективності плоского сонячного колектора (FPSC) за рахунок використання гібридних нанорідин Al₂O₃–Cu як робочого теплоносія. Гібридні нанорідини, отримані шляхом поєднання наночастинок оксидів металів і металевих наночастинок, мають кращі термофізичні властивості порівняно з традиційними теплоносіями. У цій роботі наночастинки Al₂O₃ та Cu диспергували у дистильованій воді при низьких об’ємних концентраціях (0,05–0,15%) із застосуванням ультразвукової обробки, після чого було визначено їхню теплопровідність, в’язкість і стабільність. Експерименти проводили в умовах реального сонячного випромінювання з метою оцінювання корисного теплового надходження та миттєвої теплової ефективності плоского сонячного колектора. Результати дослідження доводять, що використання гібридних нанорідин суттєво підвищує інтенсивність теплопередачі: теплопровідність зросла до 22% у порівнянні з водою. Корисне теплове надходження колектора збільшилося на 18–28%, а миттєвий коефіцієнт корисної дії зріс на 12–20% залежно від концентрації наночастинок. Зазначене покращення ефективності пояснюється підвищенням теплопровідності, інтенсифікацією конвективного теплообміну та синергетичним ефектом взаємодії наночастинок. Отримані результати свідчать, що гібридні нанорідини Al₂O₃–Cu є перспективними теплоносіями нового покоління для використання у високоефективних сонячних теплових установках. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2026-03-28 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/601 10.36296/1819-8058.2026.1(84).137-144 Возобновляемая энергетика; № 1(84) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 137-144 Відновлювана енергетика; № 1(84) (2026): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 137-144 Vidnovluvana energetika ; No. 1(84) (2026): Scientific and applied Journal renewable energy ; 137-144 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2026.1(84) en https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/601/512 Copyright (c) 2026 Vidnovluvana energetika |
| spellingShingle | Sekharraj , K. Balu, P. Srilaxmi , Dasari Nimmala , Harathi Ravi , S. Ivanchuk , V. PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR USING AL₂O₃–CU HYBRID NANOFLUIDS |
| title | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR USING AL₂O₃–CU HYBRID NANOFLUIDS |
| title_alt | ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПЛАСКОГО СОНЯЧНОГО КОЛЕКТОРА ЗА РАХУНОК ВИКОРИСТАННЯ ГІБРИДНИХ НАНОРІДИН AL₂O₃–CU |
| title_full | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR USING AL₂O₃–CU HYBRID NANOFLUIDS |
| title_fullStr | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR USING AL₂O₃–CU HYBRID NANOFLUIDS |
| title_full_unstemmed | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR USING AL₂O₃–CU HYBRID NANOFLUIDS |
| title_short | PERFORMANCE ENHANCEMENT OF A FLAT PLATE SOLAR COLLECTOR USING AL₂O₃–CU HYBRID NANOFLUIDS |
| title_sort | performance enhancement of a flat plate solar collector using al₂o₃–cu hybrid nanofluids |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/601 |
| work_keys_str_mv | AT sekharrajk performanceenhancementofaflatplatesolarcollectorusingal2o3cuhybridnanofluids AT balup performanceenhancementofaflatplatesolarcollectorusingal2o3cuhybridnanofluids AT srilaxmidasari performanceenhancementofaflatplatesolarcollectorusingal2o3cuhybridnanofluids AT nimmalaharathi performanceenhancementofaflatplatesolarcollectorusingal2o3cuhybridnanofluids AT ravis performanceenhancementofaflatplatesolarcollectorusingal2o3cuhybridnanofluids AT ivanchukv performanceenhancementofaflatplatesolarcollectorusingal2o3cuhybridnanofluids AT sekharrajk pídviŝennâefektivnostíplaskogosonâčnogokolektorazarahunokvikoristannâgíbridnihnanorídinal2o3cu AT balup pídviŝennâefektivnostíplaskogosonâčnogokolektorazarahunokvikoristannâgíbridnihnanorídinal2o3cu AT srilaxmidasari pídviŝennâefektivnostíplaskogosonâčnogokolektorazarahunokvikoristannâgíbridnihnanorídinal2o3cu AT nimmalaharathi pídviŝennâefektivnostíplaskogosonâčnogokolektorazarahunokvikoristannâgíbridnihnanorídinal2o3cu AT ravis pídviŝennâefektivnostíplaskogosonâčnogokolektorazarahunokvikoristannâgíbridnihnanorídinal2o3cu AT ivanchukv pídviŝennâefektivnostíplaskogosonâčnogokolektorazarahunokvikoristannâgíbridnihnanorídinal2o3cu |