纳米流体的稳定性研究

从分散体系的稳定因素、纳米颗粒间的相互作用力、分散体系的沉降-扩散平衡、表面活性剂的作用等方面对纳米流体的稳定性进行了理论分析,结果表明,降低纳米颗粒的表面自由能、减小纳米颗粒与基液间的密度差、减小基液的黏度等都可提高纳米流体的稳定性。通过静置对比试验和TEM表征,研究了表面活性剂对提高纳米流体稳定性的作用。     

纳米流体的稳定性研究

从分散体系的稳定因素、纳米颗粒间的相互作用力、分散体系的沉降-扩散平衡、表面活性剂的作用等方面对纳米流体的稳定性进行了理论分析,结果表明,降低纳米颗粒的表面自由能、减小纳米颗粒与基液间的密度差、减小基液的黏度等都可提高纳米流体的稳定性。通过静置对比试验和TEM表征,研究了表面活性剂对提高纳米流体稳定性的作用。     

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。     

温度和颗粒浓度对纳米流体粘度的影响

采用"两步法"制备了含有不同质量分数的TiO2-水纳米流体,并观察了其稳定性。测量了不同质量分数的纳米流体在15～40℃时的粘度,结果表明,纳米流体的粘度随颗粒浓度的增加而增大,随温度的升高而以指数形式降低,并且各种纳米流体的粘度随温度的变化趋势相似。结合实验数据,对已有粘度计算公式进行修正,提出了涉及温度和颗粒浓度的纳米流体粘度计算公式。     

表面活性剂对Cu-H_2O和ZrO_2-H_2O纳米流体稳定性的影响

通过添加表面活性剂制备了Cu-H2O和Zr O2-H2O纳米流体,研究了十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和辛基苯基聚氧乙烯醚等表面活性剂对Cu-H2O和Zr O2-H2O纳米流体分散稳定性的影响;并利用分子动力学方法计算出不同表面活性剂分子与Cu/Zr O2颗粒表面的相互作用能。结果发现添加表面活性剂可较大程度地提升纳米流体的稳定性,而尤以添加十二烷基苯磺酸钠的效果最为明显,计算结果也显示十二烷基苯磺酸钠分子与Cu/Zr O2间的吸附作用最强。此外,还模拟了SDBS与Cu-H2O纳米流体中Cu颗粒的吸附行为。     

表面活性剂对二氧化钛纳米流体分散性的影响

通过二步法将纳米二氧化钛分散到去离子水中,制备TiO2-水纳米流体。通过加入3种不同的表面活性剂作为分散剂,即阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、非离子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备出3种不同的纳米流体。用纳米粒度分析仪测定纳米流体中的纳米粒子的粒径和粒径分布,用Zeta电位分析仪测量纳米流体的电位,分析了不同浓度、不同种类的表面活性剂对水基TiO2纳米流体分散性的影响。     

基于纳米颗粒小尺度效应的纳米流体有效热导率模型

通过分析基于纳米颗粒小尺度效应的纳米流体热流传递的机理,建立纳米流体有效热导率的预测模型。将本模型与实验数据及经典模型对比,发现在常温下本模型和经典模型计算值均能较好地预测纳米流体的热导率,但在温度较高时本模型与实验值更接近,表明其更适用于计算不同温度下纳米流体的热导率。在此基础上,讨论了温度、纳米颗粒体积浓度和粒径对纳米流体热导率的影响,以及在不同温度下纳米颗粒及基液两者对增大纳米流体热导率的贡献。     

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。     

流体黏度对涡轮流量计性能的影响

为了了解流体黏度对涡轮流量计特性曲线的影响,采用同一流量计分别在四种不同黏度下进行实验,通过大量实验数据比对找出流体黏度变化对涡轮流量计特性曲线、线性度的具体影响,进而指导相关人员在工业计量中正确使用该流量计,保证工业计量的准确性和可靠性。     

纳米流体传热研究最新进展

纳米流体是指以一定的方式和比例，在液体介质中添加纳米级的金属或非金属粒子形成的一类新型传热工质。它在许多领域，如能源、化工、电力、微电子等，具有诱人的应用前景。本文结合本课题组的研究，综述了纳米流体在传导、对流、相变换热等方面的最新研究进展，并提出了发展的方向。     

高温液相添加剂对纳米LiBr溶液表面张力和沸腾温度的影响

通过在纳米溴化锂(LiBr)溶液中添加表面活性剂降低溶液沸腾温度,从而有助于大幅度应用工业余热、废热等低品味热源。尽管影响沸腾温度的因素较多,但是溶液的表面张力是一个重要的因素,首先对异辛醇(C8H18O)、壬醇(C9H20O)和癸醇(C10H22O)3种高沸点液相添加剂对纳米LiBr溶液的表面张力的影响做了深入研究,并进一步研究了相对应的沸腾温度。并且通过实验发现随着烷醇中烷基数增加,表面张力更低,使得沸腾温度也进一步降低。     

石墨烯纳米流体研究进展

润滑与冷却是当前工业领域两个重要的议题。前者与机械装置、零部件的使用可靠性和寿命直接相关,对减少摩擦产生的能耗具有重大意义,而后者对于高功率密度器件的热管理至关重要。二者的结合在航空航天、汽车机械等领域广泛存在,而纳米流体是一种很好的承载二者的工作介质。本文针对石墨烯纳米流体这一热点,综述了石墨烯纳米流体的分散理论基础与方法,对影响石墨烯纳米流体悬浮稳定性因素进行了调研,归纳总结了纳米流体的导热机理、影响因素以及石墨烯纳米流体进展,分析了纳米流体未实现大面积应用的主要原因,同时对石墨烯作为添加剂应用于润滑领域的进展进行了评述。最终提出石墨烯纳米流体协同增强换热与减磨润滑的应用设计。在航天器等应用领域中,由于对石墨烯纳米流体的力热耦合综合性能缺乏广泛研究,以及航天器稳定性和长期运行可靠性等问题,未来的研究应以航天传热工质为基础,进行纳米粒子针对性设计,通过系统开展基于空间环境动态流动换热性能与回路寿命的研究,为未来实现纳米流体的航天器应用奠定理论基础和提供技术支撑。     

纳米尺度Poiseuille流动中气体黏度的分子动力学研究

受壁面作用和稀薄效应等的影响,微纳尺度通道内的气体流动有别于宏观流动现象.采用分子动力学方法,研究纳米通道中气体的Poiseuille流动,主要对通道内气体黏度特性进行了分析.利用牛顿粘性定律,定义了气体的当地等效黏度.根据模拟结果,可将纳米通道内气体划分为中心区和近壁区两个部分,中心区气体当地黏度与宏观黏度一致,但是在近壁面区,气体受到壁面原子的作用,气体的当地黏度小于宏观黏度值.研究发现:1)不同的气体密度、流固作用势能以及温度下,通道中心区域的气体当地等效黏度均符合对应温度和压强条件下的气体宏观实测黏度值;2)在纳米尺度气体流动中,气体密度越小,稀薄程度越高,气体偏离热力学平衡态越远,所以壁面对气体等效黏度的影响随密度的减少而增大,壁面影响厚度也随之增大;3)气体黏度的壁面影响厚度在10 nm量级,该厚度不随温度和流固作用势能的变化而变化,但是密度越小,壁面影响厚度越大.     

低浓度纳米流体比热容试验研究

分别以纳米级的CuO、Cu、Al2O3和Al粒子为分散相,以蒸馏水(DW)和丙二醇(PG)为基础液体,制备了体积份额为1～4%的低浓度纳米流体.采用比较量热法测试了不同温度下的纳米流体比热容.结果显示,低浓度纳米流体比热容比基础液体小,并随着粒子体积份额和粒径的增加而减小,随着温度的升高而增加.加和原理计算值小于试验值,不适合预测纳米流体的比热容.     

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.     

纳米流体的研究进展

纳米流体作为一种新型换热工质展现出异常良好的换热性能和良好的稳定性,从而引起了许多研究者的关注.从稳态纳米流体的制备及稳定性、热导率及强化传热机理、粘度研究等方面总结了纳米流体技术的研究进展,指出纳米流体研究还处在起步阶段,研究方法和相关仪器设备还不成熟,许多问题还需要更全面和深入的研究.     

表面活性剂对纳米碱式碳酸镁的改性研究

采用不同种类的表面活性剂以及同一种类中不同的表面活性剂作为改性剂,利用沉降性试验和透射电镜对改性纳米碱式碳酸镁进行表征研究,结果发现,不同的表面活性剂对其改性效果不同,阳离子表面活性剂更有利于纳米碱式碳酸镁的分散及在水溶液中的稳定存在。     

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.     

高导热纳米流体的制备与应用研究进展

随着时代发展,传统纯液体传热工质的换热性能表现出明显乏力,新型高导热纳米流体逐渐引起了人们的关注。介绍了纳米技术及纳米流体的发展,重点分析纳米流体的制备方法与性能表征,尤其是稳定性和导热性能。通过纳米流体在几个行业应用的简单介绍,强调纳米流体在换热传热等领域的潜力,提出该研究领域目前存在问题及发展方向。     

磁场中磁性纳米流体热导率的研究

进行了提高磁场中含四氧化三铁(Fe3O4)纳米磁性颗粒机油(磁性纳米流体)热导率的研究。在有或无超声波辅助的条件下,采用共沉淀法合成了不同粒度的Fe3O4磁性纳米颗粒,采用一种热常数分析仪对该磁性纳米流体的热导率进行了测定,探讨了纳米磁性颗粒粒度、体积分数以及背景磁场对磁性纳米流体导热性能的影响。实验结果表明,在外磁场中,磁性纳米流体所含Fe3O4纳米颗粒的体积分数越大,磁性颗粒粒度越小,磁性纳米流体的热导率越高;当磁场方向平行于温度梯度时更有利于提高磁性纳米流体的热导率。