γ-Fe_2O_3/EG纳米流体热输运性质的研究

选用乙二醇(EG)为基液,运用两步法制得稳定性良好的γ-Fe2O3纳米流体。测量并研究了γ-Fe2O3纳米流体的导热系数和粘度等热输运性质。结果表明,γ-Fe2O3纳米粒子的加入使得纳米流体的导热系数较基液提高了,纳米流体的粘度在低温下较大,并随着温度的升高而减小,纳米流体在强化传热领域有着潜在的应用前景。     

金属氧化物纳米流体的导热性能研究

采用瞬态热线法测量了4种不同种类、不同体积份额配比的纳米流体的导热系数,分析了纳米颗粒属性、体积分数、悬浮稳定性及温度等因素对纳米流体导热系数的影响.实验结果表明,在流体中加入纳米颗粒将显著提高流体的导热系数.     

纳米流体的分散性研究及其热物性测量

采用"两步法"制备了稳定性良好的γ-Al2O3-DW和CNTs-DW纳米流体,研究了分散剂对纳米流体悬浮稳定性的影响,测试了溶液的热扩散系数和比定压热容,并根据测试数据计算出导热系数.结果表明,分散剂种类和用量对纳米流体的分散有重要影响,相对于基础液体(DW),纳米流体的导热系数和热扩散系数有一定的提高,但比定压热容减小.     

影响纳米流体导热系数实验测试的因素

导热系数是衡量纳米流体强化换热的最重要的参数,但在不同学者的研究中,对于同一种纳米流体所测得的导热系数却有很大差别。本文针对影响纳米流体导热系数实验测量的因素进行研究,在相同的实验条件下,分别运用Hotdisk导热仪和闪光法导热仪对水基二氧化钛纳米流体的导热系数进行了测量。实验结果表明,用Hotdisk法的测量结果比用闪光法测得的高21%～34%。通过计算分析发现:自然对流是引起纳米流体导热系数测量结果多变的重要原因之一。     

Cu-水纳米流体的分散行为及导热性能研究

通过测定Cu-水纳米悬浮液的Zeta电位和吸光度,采用Hotdisk热物性分析仪测量了其导热系数,探讨了不同pH值和分散剂浓度对Cu-水纳米悬浮液分散稳定性和导热性能的影响.结果表明,pH值和分散剂加入量是影响Cu-水纳米悬浮液分散稳定和导热系数的重要因素.最优化的pH值和分散剂加入量能显著提高水溶液中Cu表面Zeta电位绝对值,增大了颗粒间静电排斥力,悬浮液分散稳定性较好,导热系数较高.从分散稳定和导热系数提高两个方面来考虑,pH=9.5左右被选为最优化值,在0.1%Cu-H2O纳米流体中,0.07%SDBS被选为最优化浓度.另外,Cu-水纳米流体的导热系数随纳米粒子质量分数的增大而增大,呈非线性关系,且比现有理论(Hamilton-Crosser模型)预测值大.     

SiO2-H2O纳米悬浮液的导热及其机理分析

采用"两步法"分别将50 nm、500 nm粒径的SiO2纳米颗粒加入去离子水中制备纳米悬浮液,采用稳定性分析仪测试SiO2-H2 O纳米悬浮液的分散稳定性.结果显示:SiO2-H2O纳米悬浮液的不稳定性指数低于0.37,说明SiO2纳米颗粒在去离子水中分散稳定.在此基础上,采用Hotdisk导热系数仪分别测试SiO2-H2 O纳米悬浮液在25℃、-20℃下的导热系数,就颗粒浓度和粒径的影响进行研究.结果显示:SiO2-H2 O纳米悬浮液在25℃下的液相导热系数随颗粒浓度的增大、粒径的减小而上升;在-20℃下由于冰的导热系数比SiO2纳米颗粒大,SiO2-H2 O纳米悬浮液的固相导热系数转而下降.采用Maxwell、Bruggeman、Yu and Choi和Xie提出的导热系数模型计算SiO2-H2 O纳米悬浮液的液相和固相导热系数,与测试结果对比发现:导热系数模型能相对较好地预测SiO2-H2 O纳米悬浮液的固相导热系数,但对悬浮液液相导热系数的预测存在很大偏差.分析认为,在纳米颗粒自身导热性能和其微观布朗运动对SiO2-H2 O纳米悬浮液的导热强化中,纳米颗粒的微观布朗运动起到主要作用.     

纳米碳管强化水合物导热的研究

实验研究了不同温度（258．15K～270．15K）、不同纳米碳管含量（0．1wt％～10wt％）以及有无分散剂十二烷基硫酸钠（Sodium Dodecyl Sulfate，SDS）情况下四氢呋喃（Tetrahydrafuran，THF）水合物的导热系数。结果表明：THF水合物的导热系数随纳米碳管含量的增加而显著增加，纳米碳管的加入并没有改变THF水合物导热系数随温度的玻璃体变化特性。在纳米碳管质量分数一定时，随着温度的升高，THF水合物导热系数增大的速率越来越快。对于含纳米碳管的THF水合物，不加分散剂时的导热系数比加分散剂的导热系数低，但高于纯THF水合物的导热系数。     

3ω法测量流体的导热系数

3ω法已成功应用于体态、薄膜等材料导热系数的测量,但还很少应用于流体领域。由于3ω法具有良好的测试性能,为此尝试将此法用于流体导热系数的测量。自行研制了流体导热系数的测量装置,采用锁相放大器获取3ω电压与频率的关系,并借助最小二乘法,算出待测试样的导热系数。通过对10#变压器油和去离子水等流体试样的测量,实验误差控制在5%之内,表明本实验具有一定的可行性。     

无机纳米流体的热物性及其测试新方法的研究

研究了一种能同时测量纳米流体导热系数λ、导温系数α和比热C_p的非稳态多功能测试新方法,它结合了单丝法准确测量导热系数和双丝法准确测量导温系数的优点.对几种液体的导热系数和导温系数的实测值与TPRC推荐值进行比较,最大偏差分别为-0.4％和-2.7％.导热系数和导温系数测试均方根误差分别<±0.5％和±3％.并用此法测量了纳米Al₂O₃流体和纳米TiO₂流体的热物性参数,结果表明在流体中加入无机纳米粉体后其入和α较分散介质均有明显提高,加和原理不完全适用于纳米流体比热计算.     

基于纳米粒子/相变石蜡乳状液的研究

介绍了纳米流体的制备方法,探讨了纳米流体强化传热的机理.结合本实验室的研究方向,首次提出了在相变储热石蜡乳状液中添加纳米粒子强化石蜡乳状液传热性能的方法,并制备了纳米铝/石蜡乳状液.分析了该悬浮液的性能,实验结果表明,将0.1%(质量分数)的纳米铝粉分散于石蜡乳状液中,悬浮液的导热系数提高了29.4%,大大提高了石蜡乳状液的传热速率.与水作为储热、传热介质相比,该新型相变纳米流体具有储热密度大、换热能力强的优点.最后,指出了该新型相变纳米流体研究存在的问题并展望了其应用前景.     

纳米流体技术研究现状与应用前景

阐述了纳米流体的特点和类型,以及纳米流体的制备方法与悬浮稳定性研究概况;分析了纳米流体的导热机理、导热性能以及影响其导热系数的各种因素;介绍了纳米流体的对流换热和沸腾换热性能研究现状.最后对纳米流体在传热、制冷及余热回收等系统的应用前景进行了展望.     

SiO_2-EG纳米流体的制备及热物性能

将平均粒径为30nm和50nm的SiO2纳米颗粒添加到EG(乙二醇)的基液中制成SiO2-EG纳米流体,利用粒度分析法、吸光度分析法和Zeta电位分析法分析其悬浮稳定性,当超声时间为3h时,其分散性和稳定性最好。对SiO2-EG纳米流体的热物性能参数如黏度、表面张力、导热系数,在不同体积分数、粒度和温度条件下进行测试分析表明,SiO2-EG纳米流体的黏度高于基液的黏度,表面张力低于基液的表面张力,导热系数高于基液的导热系数。在常温下,体积分数为0.5%时,30nm和50nm两种粒径的SiO2-EG纳米流体的粘度比EG粘度分别提高了15.41%和13.17%,表面张力系数比EG分别降低了3.23%和2.54%,导热系数分别提高38.36%和31.47%。进一步研究发现温度的升高导致SiO2-EG纳米流体的粘度和表面张力系数均有所降低,而导热系数却增加。     

二元混合表面活性剂对纳米流体热物性影响

采用两步法制备了添加二元混合表面活性剂的氧化锌纳米流体，纳米颗粒的体积浓度为0.398%～2.292%。XRD、TEM对氧化锌纳米粒子进行表征，吸光度法和沉降法分析了纳米流体稳定性，之后研究15～55℃时，制备流体的导热与黏度，并与添加单一表面活性剂的纳米流体进行对比。实验结果显示，添加SDS/CTAB纳米流体稳定性更优。纳米流体导热系数随温度及纳米粒子体积浓度的增加而增大，55℃,2.292%的纳米流体热导率增强最大，提高了38%,且热导率增强作用明显优于单一表面活性剂的添加。纳米流体黏度随温度及纳米粒子体积浓度的增加而逐渐降低，在55℃,2.292%时拥有最小黏度0.645 mPa·s。与单一表面活性剂相比，SDS/CTAB的添加能有效降低纳米流体黏度，对减小纳米流体黏度有积极作用。     

Study of the relationship between nanofluid＇s stability and conductivity

基于Maxwell电磁理论中电解质悬浮液中粒子质量分数和电导率之间的关系,提出了一种判定纳米流体悬浮稳定性的方法,并进行了实验验证。实验中,采用＂两步法＂经超声振荡制备了CuO/去离子水纳米流体。利用电导率仪测量了不同质量分数时纳米流体的电导率,建立了质量分数与电导率的关系,同时研究了温度对电导率的影响。结果表明电导率随着颗粒质量分数的增加而增加,随着质量分数的减小而减小;随着温度的增长,电导率只有微小变化,可以忽略温度对电导率的影响。     

纳米流体悬浮稳定性和电导率的关系研究

基于Maxwell电磁理论中电解质悬浮液中粒子质量分数和电导率之间的关系,提出了一种判定纳米流体悬浮稳定性的方法,并进行了实验验证。实验中,采用"两步法"经超声振荡制备了CuO/去离子水纳米流体。利用电导率仪测量了不同质量分数时纳米流体的电导率,建立了质量分数与电导率的关系,同时研究了温度对电导率的影响。结果表明电导率随着颗粒质量分数的增加而增加,随着质量分数的减小而减小;随着温度的增长,电导率只有微小变化,可以忽略温度对电导率的影响。     

不同层数和尺寸的石墨烯对润滑油热物性能的影响

石墨烯在结构及性能上的独特优势赋予了其在现代科学和技术领域不可替代的作用.石墨烯的许多物理化学性质对石墨烯的层数和结构尺寸十分敏感.本研究选取了三种典型的石墨烯纳米颗粒,分别是极少层石墨烯(1#)、少层石墨烯(2#)和多层石墨烯(3#),将它们分别添加在现有的润滑油中,制备了不同质量分数的纳米流体,并对其导热系数、比热容和粘度进行实验测量.结果表明,采用两步法制备的石墨烯纳米流体具有很好的稳定性,通过高速离心机测试发现,其分散性较好,无团聚现象.在温度相同、石墨烯颗粒质量分数也相同的情况下,1#石墨烯所制备的纳米流体具有最优的热物性能,其导热系数较基液最大可以提高143.63％,比热容较基液可以提高23.58％.2#石墨烯所制备的纳米流体热物性能次之,3#石墨烯最差.     

氧化铝-水纳米流体的制备及其分散性研究

通过在水介质中添加纳米氧化铝粒子,研制了一种新型传热冷却工质Al2O3-H2O纳米流体,给出的纳米流体沉降照片和粒径分布显示了加入分散剂的悬浮液具有较高的分散性、稳定性.同时还测定了纳米Al2O3-H2O悬浮液的zeta电位和吸光度,探讨了不同pH值和SDBS分散剂加入量对纳米氧化铝粉体在水相体系分散稳定性的影响.结果表明:zeta电位的绝对值与吸光度有良好的对应关系,zeta电位绝对值越高,吸光度越大,粉体体系的分散性能越好;pH值约在8.0时,溶液的zeta电位绝对值较高,吸光度较大,说明此时有较好的分散效果;SDBS能显著提高水溶液中Al2O3表面zeta电位绝对值,增大了颗粒问静电排斥力,改善了悬浮液稳定性.在0.1%纳米Al2O3-H2O悬浮液中,SDBS分散剂最佳加入量(质量分数)为0.10%时,能得到分散稳定的悬浮液体系.     

瞬态热丝法测量纳米流体的导热系数

推导了用双铂丝测量流体导热系数的瞬态热丝法的实验关联式,并据此设计实验装置,分析误差因素,给出了系统误差修正系数.用该装置测量了几种纳米流体的导热系数并作了相关分析.     

Ag-TiO_2纳米悬浮液的制备及其导热性与黏性

为了提高TiO_2纳米流体的导热性能,将Ag纳米颗粒与TiO_2纳米颗粒混合,利用两步法制备出不同银钛物质的量比的Ag-TiO_2纳米悬浮液,并研究其导热性能与黏性。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜表征Ag-TiO_2纳米颗粒晶型和形貌;通过沉降法、激光粒度分析和吸光度测量法探究Ag-TiO_2纳米悬浮液的稳定性。结果表明:Ag纳米颗粒含量低有利于Ag-TiO_2纳米悬浮液稳定;质量分数为0. 3%的银钛物质的量的比为1∶6、1∶4、1∶2的Ag-TiO_2悬浮液,导热系数在常温下比TiO_2悬浮液导热系数分别增加了0. 83%、1. 66%、2. 33%,而黏度与基液水相比分别增加了37. 5%、27. 5%、22. 5%;银钛物质的量比为1∶2的Ag-TiO_2纳米悬浮液导热系数高于银钛物质的量比为1∶6和1∶4悬浮液的,而其黏度却低于银钛物质的量比为1∶6和1∶4悬浮液的。     

pH对水合Al2O3纳米流体的稳定性和导热性的影响

利用两步法制备了Al2O3水合纳米流体，测试了不同pH值下，不同体积分数的～203纳米流体的zeta电位和导热系数，研究pH值对Al2O3．H20纳米流体稳定性和导热性的影响，实验结果表明：对不同体积分数的Al2O3纳米流体，pH存在一个优化值对应zeta电位的绝对值最大，而电位的绝对值越大，纳米颗粒在流体中分散稳定性越好，因此对Al2O3纳米颗粒来说，要得到稳定分散的纳米流体pH值应在8～9之间为最佳；同样随着pH的变化，也存在一个最优值对应于Al2O3纳米流体的导热系数增加到一个最大的值，并且导热系数随纳米粒子体积分数增加而增大。实验结果表明纳米流体的稳定性和导热性与pH有密切的关系，此结论与文献[6]和[13]中的结论一致。