基于粒子吸附层的纳米流体有效导热系数模型

基于纳米粒子表面吸附层的分析,构建包含纳米粒子、分散剂层、类固相层和分散基液的导热单元,利用最小热阻法建立纳米流体的有效导热系数模型,推导出其表达式,并分别讨论纳米粒子粒径、分散剂层和类固相层对纳米流体的有效导热系数的影响。结果表明,考虑类固相层的影响得到的纳米流体的有效导热系数比不考虑其影响得到的数值大;添加分散剂后,纳米流体的有效导热系数随着分散剂导热系数的增大而增大,当纳米粒子较小时分散剂在纳米粒子表面的吸附层对纳米流体导热系数的影响更大。     

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.     

固相纳米复合材料的导热系数预测

研究了分散剂和纳米颗粒对固相纳米复合材料导热系数的影响。假设纳米颗粒在纳米流体中均匀分布,构建了一个考虑纳米颗粒尺度和分散介质影响的物理分析模型;并由此利用最小热阻力法则和比等效导热系数相等法则,建立了一个固相纳米复合材料的导热系数理论模型。计算结果表明,颗粒的体积分数和导热系数、以及分散剂导热系数的增大,都会引起复合材料导热系数的增大。     

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.     

SiC泡沫陶瓷/SiCp/Al混杂复合材料的导热性能

运用挤压铸造法制备了SiC泡沫陶瓷/SiC颗粒/Al混杂复合材料,研究了温度和SiC泡沫陶瓷体积分数对复合材料热膨胀的影响.结果表明:随着温度的升高,复合材料的热容逐渐增大,热扩散系数、导热系数逐渐减小.随着增强体SiC体积分数的增大,复合材料的热容线性下降,热扩散系数和导热系数均非线性减小.由于混杂复合材料具有独特的复式双连续结构,复合材料的导热系数大于130W/(m·℃).     

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。     

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。     

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。     

Cu-水纳米流体对流换热特性研究

建立了测量纳米流体流动与对流换热性能的实验系统,探讨了不同pH值、分散剂浓度和纳米粒子质量分数对Cu-水纳米流体对流换热性能的影响。结果表明:pH值对Cu-水纳米流体对流换热系数的影响较小,这个现象启发了我们将纳米流体应用到未来工业中,可以不考虑pH值对纳米流体对流换热性能的影响。分散剂加入量是影响Cu-水纳米流体对流换热系数的重要因素,从分散稳定、导热系数和对流换热系数提高三个方面来考虑,在0.1%Cu-H2O纳米流体中,0.07%十二烷基苯磺酸钠被选为最优化浓度。另外,Cu-水纳米流体的对流换热系数随纳米粒子质量分数的增大而增大,但其对流换热系数的增加明显低于导热系数的增加。     

TiO_2球-管混合纳米流体的稳定性及导热性能

以TiO_2纳米球(TiNSs)和纳米管(TiNTs)为分散相,去离子H_2O为连续相,通过"两步法"制备混合TiO_2-H_2O纳米流体,研究了TiNSs和TiNTs浓度比以及纳米粒子总浓度对混合纳米流体稳定性和导热性能的影响。采用相对吸光度变化评价了混合纳米流体的稳定性,使用闪光法导热仪测量了混合纳米流体的导热系数。结果显示,混合纳米流体相对吸光度变化随TiNTs浓度增大先减小后增大,说明混合纳米流体稳定性先提高后下降;TiNSs和TiNTs浓度比相同时,混合纳米流体相对吸光度变化随纳米粒子总浓度增加而减小,说明其稳定性有所提高。制备完成后静置,混合纳米流体导热系数相比单组份TiNSs纳米流体下降幅度较小。从TiNSs和TiNTs间的空位作用力及粘度变化的角度分析了混合纳米流体稳定性变化的原因。