Настоящая работа посвящена численному исследованию течения наножидкости Al2O3/вода в круглой трубе на термически нестабилизированном участке. Рассматривается полностью гидродинамически стабилизированный участок в круглой трубе, для чего на входном ее участке задан полностью развитый профиль скорости. Трехмерные расчеты выполнены для широкого спектра концентраций наночастиц (1 меньше или равно y меньше или равно 10%). Для изучения эффектов влияния размера наночастиц на тепловые характеристики использованы частицы двух размеров (диаметров) dp = 25 и 75 нм. Основные уравнения решены численно с помощью метода конечных объемов. Для улучшения визуализации результаты представлены в термически нестабилизированной области. Показано, что добавление наночастиц Al2O3 в чистую воду увеличивает скорость роста теплового пограничного слоя. Кроме того, при использовании наночастиц Al2O3 наблюдается повышение теплоотдачи внутри теплового пограничного слоя, причем оно зависит от размера наночастиц и их объемной концентрации. Вместе с тем установлено, что влияние объемной концентрации наночастиц на тепловые характеристики, такие как скорость роста теплового пограничного слоя, градиент температуры и интенсификация теплообмена, более существенно, чем влияние размеров наночастиц.