适合特低渗透储层的纳米泡沫驱油体系研究

为提高低渗油藏的采收率，本文使用聚乙二醇修饰的Si O2纳米颗粒作为添加剂来提高泡沫稳定性，采用溶胶凝胶法合成了4种不同表面修饰量的Si O2纳米颗粒（即聚乙二醇膜），并对纳米颗粒进行了表征，对零电荷点和化学组成等性质进行了测试分析。通过表面活性剂溶液和纳米颗粒的混合得到纳米流体。纳米颗粒在与表面活性剂协同作用下，对气泡的结构强化，以增加其半衰期和耐久性。当表面活性剂浓度高于CMC时，泡沫稳定性达到最大值。纳米流体中纳米颗粒浓度越低，聚合粒径越小。聚乙二醇的用量可以阻止或促进纳米颗粒的聚集，粒径越小，泡沫的稳定性越好。使用α-烯烃磺酸盐表面活性剂和修饰的纳米颗粒生成的泡沫比仅使用表面活性剂的泡沫更稳定。     

CdS/Cd纳米薄膜的制备及表征

以等摩尔比的氯化镉与硫代乙酰胺混合溶液为电解液,应用电沉积技术,当电解液表面不铺展表面活性剂时,采用直径为300μm的铂电极于气／液界面制备了黄色CdS／Cd薄膜;在表面活性剂存在的情况下,采用直径300μm的铂阳极,直径30μm铂阴极在低浓度氯化镉与硫代乙酰胺混合溶液与表面活性剂的液／液界面上制备了CdS／Cd混合纳米薄膜。研究了电解液浓度、酸碱度、温度、电压、表面活性剂类型及用量等对纳米薄膜晶粒粒径的影响,确定了制备纳米薄膜的最佳工艺条件。由原子力显微镜观察发现。在最佳工艺条件制备的纳米膜粒径可达22nm,在没铺展表面活性剂情况下制得的黄色薄膜粒径大于100nm。两种情况下制得的薄膜XPS图谱表明薄膜含有镉和硫化镉,单质镉和硫化镉的mol比近似2：1。通过XRD对最佳工艺制备的纳米膜进行结构分析表明纳米膜由单质镉和硫化镉混合晶构成。     

沉淀-超声法制备纳米二氧化硅

在化学沉淀超声分散条件下,研究了体系pH值、表面活性剂种类、分散剂用量、干燥方式、超声分散等因素对产物纳米二氧化硅粒径的影响。通过实验确定了沉淀-超声法制备纳米二氧化硅的最佳工艺条件。采用XRD、TG-DTA及激光粒度仪等测试手段对产物进行了表征。结果表明:在最佳工艺条件下制得了粒径为40 nm的二氧化硅粉体。研究表明,沉淀-超声法是一种制备纳米二氧化硅的简单的新方法,所得粉体粒径小,粒径分布窄,实验条件要求低,操作简便、易行,便于工业化生产。     

聚醚砜多孔膜及复合多孔膜制备的研究

以聚醚砜(PES)为成膜材料,采用对乳液体系进行超声的方法,制备PES多孔膜和无机纳米粒子-PES复合多孔膜,并探究了无机纳米粒子的种类、表面活性剂、超声强度、超声时间等因素对膜成型及孔结构的影响。结果表明,不同类型的无机纳米粒子与PES制备的复合膜结构会有差异,超声强度会明显影响无机纳米粒子在聚合物中的分散以及孔结构的形成,表面活性剂的加入及超声时间则会直接影响膜的生成。     

反相微乳液制备AgCl/PMMA复合胶乳及其抗菌性能

以聚乙二醇辛基苯基醚(OP)为表面活性剂,甲基丙烯酸甲酯(MMA)为油相构筑的反相微乳液合成纳米Ag Cl粒子,然后通过微乳液聚合制备Ag Cl/PMMA复合胶乳。利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)和透射电镜(TEM)研究微乳液中表面活性剂浓度(cop)、水相中盐浓度(csalt)对纳米Ag Cl粒子的形成及形貌影响,结果发现合成的Ag Cl粒子近似球状,粒径在5 nm左右;在反相微乳液中随cop、csalt的增加,形成的纳米Ag Cl粒子数增多、平均粒径有所减小。Ag Cl/PMMA复合胶乳对大肠杆菌表现出明显的抗菌活性。通过反相微乳液及其聚合技术制备包含有纳米Ag Cl的复合胶乳,方法简便、易于放大,所制备的Ag Cl/PMMA复合胶乳作为抗菌剂具有良好的应用前景。     

粒子表面处理对纳米Ag/PMMA复合粒子的影响

纳米银/聚甲基丙烯酸甲酯(Ag/PMMA)复合粒子是一种新型的功能粒子,可以有效利用昂贵金属纳米粒子组元的独特性能,是高表面能金属纳米粒子稳定化的有效途径。在Ag/PMMA复合粒子的制备过程中,纳米Ag粒子表面处理时所用表面活性剂的种类及用量直接影响Ag/PMMA复合粒子的粒径及分布。纳米Ag粒子在超声波场作用下经十二烷基硫酸钠(SDS)处理后,可在纳米Ag粒子表面形成单体和引发剂的富集区,在适当条件下引发以纳米Ag粒子为核心的原位分散聚合反应。本文通过对各影响因素的研究,采用阴离子表面活性剂SDS对纳米Ag粒子进行表面处理,且用量控制在Ag粒子质量的10%～15%范围内,可实现Ag粒子的PMMA有机包覆。     

载银纳米粒子温度响应性杂化纳米纤维膜的制备与表征

首先采用自由基溶液聚合法合成了由N-异丙基丙烯酰胺和N-羟甲基丙烯酰胺共聚形成的具有温度响应性的聚合物,然后在不使用还原剂和表面活性剂等小分子化合物的情况下,通过紫外光原位还原聚合物水溶液中溶解的Ag NO3,制得含银纳米粒子(Ag NPs)的纺丝液。最后采用静电纺丝法并结合热处理工艺制备了载Ag NPs的杂化纳米纤维膜。电子显微分析结果表明,制得的膜由无规排列的、直径为452 nm且粗细均匀的纳米纤维组成,粒径约4 nm的Ag NPs均匀地分布在纳米纤维中。膜在水介质中有良好的稳定性和显著的温度响应性。当水介质温度从25℃升高到50℃,其面积收缩率为约50%,相转变温度在38℃左右。     

磁性Fe3O4纳米粒子的双层改性

采用化学共沉淀法合成Fe3O4纳米粒子,并以油酸和SDBS为改性剂,水和乙醇为载液,制备出分散性好的磁性Fe3O4流体;阐述了双层表面活性剂改性的机理;通过X射线衍射和投射电镜研究表明,Fe3O4纳米微粒的平均粒径约为10 nm。     

纳米磁性流体的制备及性能分析

在磁流体制备过程中,利用x衍射仪(xRD)和透射电镜(TEM)对磁性纳米微粒的组成及粒径进行了分析,研究了磁性纳米微粒和表面活性剂对磁流体性能的影响.实验表明:Fe2 :Fe3 =1:2,反应温度为160℃,反应时间为6h,在适宜的时间加入6%的表面活性剂可以制备出性能较好的磁性流体.     

水包油微乳法合成氧化铝纳米粒子

为了探索绿色、无污染的微乳法合成途径,采用水包油微乳法制备了氧化铝纳米粒子。Tween-80和醇作为表面活性剂和助表面活性剂,用超纯水来代替反相微乳液中大量的有机相,既经济又环保。研究了反应温度和反应物的浓度对反应产物的影响。实验结果表明:用水包油微乳液制备的氧化铝纳米粒子粒径小、分散性好。     

Boiling local heat transfer enhancement in minichannels using nanofluids

This paper reports an experimental study on nanofluid convective boiling heat transfer in parallel rectangular minichannels of 800 μm hydraulic diameter. Experiments are conducted with pure water and silver nanoparticles suspended in water base fluid. Two small volume fractions of silver nanoparticles suspended in water are tested: 0.000237% and 0.000475%. The experimental results show that the local heat transfer coefficient, local heat flux, and local wall temperature are affected by silver nanoparticle concentration in water base fluid. In addition, different correlations established for boiling flow heat transfer in minichannels or macrochannels are evaluated. It is found that the correlation of Kandlikar and Balasubramanian is the closest to the water boiling heat transfer results. The boiling local heat transfer enhancement by adding silver nanoparticles in base fluid is not uniform along the channel flow. Better performances and highest effect of nanoparticle concentration on the heat transfer are obtained at the minichannels entrance.     

Intensification of convective heat transfer in water/ethylene glycol based nanofluids containing TiO2 nanoparticles

This paper presents a study of heat transfer performance of water, ethylene glycol (EG) and their mixtures of varying compositions and comparison thereof. The present work demonstrates the enhancement in convective heat transfer in nanofluids. The nanofluids were prepared by adding TiO₂ nanoparticles (having a particle size below 100 nm) in a base fluid. A binary mixture of EG (40%) and water (60%) was used as a base fluid. Nanofluids with varied volume fraction between 0 and 0.5 (volume fraction of TiO₂ nanoparticles) were considered in the present study. The experimental setup used was consisting of a test section that includes 750 mm long copper pipe with 8 mm inner diameter and a heater. The test section was covered with an insulation layer to minimize the heat losses. Temperature measurement was done with thermocouples. The experiments were conducted to study the effects of solid volume fraction, nanofluid flow rate and the inlet temperature on the heat transfer performance of the nanofluids. The results show an enhancement in heat transfer coefficient with increased volume fraction of TiO₂ nanoparticles. The maximum enhancement of 105% in heat transfer coefficient was observed for the nanofluid with solid volume fraction of 0.5.     

Nucleate pool boiling heat transfer of δ-Al2O3-R141b nanofluid on horizontal plate

对δ-Al₂O₃-R141b纳米流体在0.1 MPa系统压力下进行了池内沸腾传热性能测试。沸腾表面为2000^#砂纸打磨的光滑紫铜表面,沸腾热通量为30～130 kW·m^-2,纳米流体的体积浓度为0.1%、0.01%、0.001%。实验表明纳米流体强化了沸腾传热特性,且强化倍数随着纳米流体浓度的增加而增大。体积浓度为0.1%时,沸腾传热系数比基液增大了50.2%。分析认为表面颗粒沉积是强化换热的主要因素,而接触角的变化在此可以忽略。与Rohsenow关联式相比较,纯液体和较低浓度的纳米流体的实验数据与关联式吻合较好,相对误差最大不超过13%,高浓度时吻合较差关联式不再适用。     

δ-Al2O3-R141b纳米流体的池内核态沸腾传热特性

对δ-Al₂O₃-R141b纳米流体在0.1 MPa系统压力下进行了池内沸腾传热性能测试。沸腾表面为2000^#砂纸打磨的光滑紫铜表面,沸腾热通量为30～130 kW·m^-2,纳米流体的体积浓度为0.1%、0.01%、0.001%。实验表明纳米流体强化了沸腾传热特性,且强化倍数随着纳米流体浓度的增加而增大。体积浓度为0.1%时,沸腾传热系数比基液增大了50.2%。分析认为表面颗粒沉积是强化换热的主要因素,而接触角的变化在此可以忽略。与Rohsenow关联式相比较,纯液体和较低浓度的纳米流体的实验数据与关联式吻合较好,相对误差最大不超过13%,高浓度时吻合较差关联式不再适用。     

多壁碳纳米管-水纳米流体导热机理及重力热管实验研究

在考虑了纳米层的情况下对原有的Xue导热模型进行改进,研究多壁碳纳米管-水纳米流体的热传导性能,推导出纳米流体导热公式并将纳米流体运用到碳钢重力热管中,在不同质量分数下对单管传热进行实验研究。结果表明纳米层的存在提高了有效热导率;在相同条件下质量分数2%的多壁碳纳米管-水纳米流体重力热管传热性能最好,传热系数比普通水重力热管最大提高了40%。     

氧化铝有机纳米流体的流动传热基础特性

以氧化铝为纳米粒子、丙二醇和水为基础液体制备了氧化铝有机纳米流体,分别测量了它的沸点、热导率、比热容和黏度。以1％～5％（体积分数）的氧化铝纳米流体作为冷介质,测试了在车用机油冷却器中的传热系数和流动阻力。试验结果表明,纳米粒子能够显著强化基础液体在机油冷却器中的换热能力,粒子体积分数和流体温度是影响纳米流体热物性的重要因素。氧化铝纳米流体的沸点高于120℃,比热容随体积分数增加而降低,热导率、黏度和在机油冷却器中的传热系数均随粒子体积分数的增加而提高。在试验Ⅱ中,5％（体积分数）纳米流体的平均传热系数比基础液体提高了124.56％,而流动阻力增幅较小。     

碳纳米管复合物纳米流体切削液的稳定性与强化换热

将润滑剂硫化异丁烯（T321）填充到碳纳米管（CNTs）内以后制成复合物,再利用复合物制备了一种纳米流体切削液,研究了该纳米流体的分散稳定性、导热和黏度特性,分析了酸化处理时间、碳管微粒类型与浓度、表面活性剂、测试条件等对上述性能的影响。结果表明,T321填充CNTs时的填充率为25%左右,制备稳定分散纳米流体所需的两种表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）与吐温-80（TW-80）的最佳复配比例为3∶7,复配活性剂与碳管的最佳比例为5∶1。当CNTs的酸化处理时间为9h左右,且在充分、稳定分散的条件下,复合物可使基液的热导率提高110%,CNTs的形状因子对热导率的影响最为显著。所制备的纳米流体为一种非牛顿流体,当活性剂质量分数为0.5%左右时,其动力黏度最小。与普通CNTs所制备的纳米流体比,复合物纳米流体的热导率更高、黏度更小,这是由于在CNTs的开口与内部填充过程中,其表面被化学修饰,使复合物在基础液中具有更好的分散稳定性。     

Natural convection heat transfer of nanofluids along a vertical plate embedded in porous medium

The unsteady natural convection heat transfer of nanofluid along a vertical plate embedded in porous medium is investigated. The Darcy-Forchheimer model is used to formulate the problem. Thermal conductivity and viscosity models based on a wide range of experimental data of nanofluids and incorporating the velocity-slip effect of the nanoparticle with respect to the base fluid, i.e., Brownian diffusion is used. The effective thermal conductivity of nanofluid in porous media is calculated using copper powder as porous media. The nonlinear governing equations are solved using an unconditionally stable implicit finite difference scheme. In this study, six different types of nanofluids have been compared with respect to the heat transfer enhancement, and the effects of particle concentration, particle size, temperature of the plate, and porosity of the medium on the heat transfer enhancement and skin friction coefficient have been studied in detail. It is found that heat transfer rate increases with the increase in particle concentration up to an optimal level, but on the further increase in particle concentration, the heat transfer rate decreases. For a particular value of particle concentration, small-sized particles enhance the heat transfer rates. On the other hand, skin friction coefficients always increase with the increase in particle concentration and decrease in nanoparticle size.     

低压条件下纳米流体的沸腾换热特性

在不同低压压力和不同纳米流体浓度下对光滑传热面上的水基纳米流体的池内沸腾特性进行了试验研究.纳米流体由平均直径50 nm的氧化铜粒子加入去离子水中组成,没有加入任何添加剂.研究主要针对7.2 kPa到100kPa的压力区间和0.1%到2%的质量浓度区间内压力和颗粒浓度对光滑表面沸腾换热特性的影响,研究结果表明:压力对纳米流体的沸腾换热特性有强烈影响,沸腾换热系数和临界热流密度(CHF)强化率随着压力的降低而大幅度增加.纳米流体浓度对沸腾换热系数和临界热流密度(CHF)有重要影响,并且在质量浓度约1%附近存在一个最佳颗粒浓度.研究结果显示由与去离子水相比,质量分数为1%,压力为7.2 kPa的纳米流体在光滑表面上的沸腾换热系数和临界热流密度都得到了显著提高.     

Investigating the efficacy of nanofluids as coolants in plate heat exchangers (PHE)

The efficacy of nanofluids as coolants is investigated in the present study. For the nanofluids tested, systematic measurements confirmed that the thermophysical properties of the base fluid are considerably affected by the nanoparticle addition. A typical nanofluid, namely a 4% CuO suspension in water, is selected next and its performance in a commercial herringbone-type PHE is experimentally studied. The new experimental data confirmed that besides the physical properties, the type of flow inside the heat exchanging equipment also affects the efficacy of a nanofluid as coolant. The fluid viscosity seems also to be a crucial factor for the heat exchanger performance. It is concluded that in industrial heat exchangers, where large volumes of nanofluids are necessary and turbulent flow is usually developed, the substitution of conventional fluids by nanofluids seems inauspicious.