潜热型纳米流体粘度特性的实验研究

实验测量了潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O的粘度,分析了纳米粒子体积分数和温度对纳米流体粘度的影响.实验结果表明,在BaCl2水溶液中添加纳米TiO2会增加其粘度,且随着粒子浓度的增加,粘度增加越显著;粘度随温度降低而升高.潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O的粘度不随剪切应力的变化而变化,表现为牛顿型流体的流变特性.基于实验数据,建立了潜热型纳米流体TiO2-BaCl2-H2O粘度的计算模型,模型预测值与实验值的误差在2％以内.     

TiO_2-H_2O纳米流体热物性研究

制备了粒度分布为11~50nm的TiO2-H2O纳米流体,测量了纳米流体的相变潜热、表面张力和过冷度。相对于去离子水,质量分数为1%的纳米流体相变潜热减小了2.4%,表面张力增大了1.6%,过冷度降低了66.2%。纳米流体过冷度随TiO2浓度增大而降低,表面张力随TiO2浓度增大没有明显变化。运用相变动力学原理,对纳米流体过冷度降低的机理进行了分析。     

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。     

DSC法测量低温相变蓄冷纳米流体的比热容

介绍差示扫描量热仪（DSC）测量液体比热容的原理和方法，并测量4种不同体积分数的TiO2-Ba-Cl2-H2O纳米流体比热容。结果表明，加入纳米粒子后其比热容都有所降低，并随TiO2体积分数的增大而逐渐减小。     

低浓度Al2O3-水纳米悬浮液粘度的研究

分别对粒径为40nm和65nm的Al2O3-水纳米悬浮液的粘度在不同浓度、温度下进行了实验研究.结果表明,Al2O3-水纳米悬浮液的粘度随浓度的增加而增加,随温度的升高而降低;在相同体积分数下,随颗粒尺寸的减小而增加.当Al2O3纳米颗粒体积分数为0.1%时,粒径为40nm和65nm的Al2O3-水纳米悬浮液的粘度比水分别提高了11.03%和0.83%;当Al2O3纳米颗粒体积分数为0.5%时,粘度比水分别提高了28.28%和17.50%.与粘度理论值比较发现,测量值远大于理论值,且测量值与体积分数呈非线性关系,而理论值与体积分数呈线性关系.     

Al2O3纳米粉体悬浮液热物性实验研究

分别采用瞬态热线法、比较量热法和旋转粘度计测试了不同温度、粒子浓度和粒径下的Al2O3-DW（蒸馏水）纳米流体的导热系数、比热容、粘度等热物性参数。试验结果表明,粒子浓度、粒径和温度都是影响Al2O3-DW纳米流体热物性参数的重要因素。与水相比,纳米流体导热系数和粘度增加,常温4％体积份额下增幅分别为21．5％和52．3％;纳米流体比热容随着粒子体积份额增加而降低,并推导出了常温下低浓度纳米流体比热容的预测公式。     

TiO2油基纳米流体的制备和流变性能

制备TiO2和掺镧TiO2-变压器油纳米流体,研究了流体的流变行为和电场调控特性.TiO2和掺镧TiO2均为锐钛矿型,平均粒径为18.7 nm.TiO2和掺镧TiO2纳米流体的零场粘度42.4 mPa·s,外观透明,存放六个月不发生沉降.在外加电场的激励下,未掺谰Ti02纳米流体的粘度随着电场强度的增大而减小,而掺镧TiO2纳米流体的粘度随着电场强度的提高而增大,镧的掺杂量为3%时粘度最大增幅为35%.掺镧纳米流体的介电损耗和介电常数明显增大,颗粒界面极化增强是流变性能改善的原因.     

新型蓄冷材料Al2O3-H2O纳米流体初始冻结温度分析

纳米流体作为功能性材料在强化传热方面运用较广,但作为蓄冷剂时对其初始冻结温度的研究较少。本文选用500nm粒径的Al2O3颗粒,设定三种不同降温速率(1、5、10 ℃/min),配置了三种不同质量分数(0.01％、0.05％、0.1％)的Al2O3-H2O纳米流体,研究初始冻结温度和降温速率以及纳米流体质量分数之间的关系,试验分为九组,每组进行60次,记录初始冻结温度的数据得到其概率分布。结果表明:初始冻结温度值概率分布近似为高斯分布;增大降温速率会使冻结过程中流体初始冻结温度降低;而在不同降温速率下,初始冻结温度与纳米流体质量分数未呈现相同的变化趋势,随着降温速率的增大,初始冻结温度随纳米流体质量分数的增大由减小逐渐转变为增大,异质结晶对初始冻结温度的影响程度逐渐大于溶液黏度的影响程度。     

低温相变蓄冷纳米复合流体成核过冷度的实验研究

在共晶盐BaCl2水溶液中添加亲水性分散剂,经过超声振动制备了粒径为20nm的4种不同体积分数的TiO2-BaCl2-H2O纳米流体.对BaCl2水溶液和纳米流体同步进行蓄冷实验,结果表明:加入纳米TiO2粉体后,可大幅度降低BaCl2水溶液的结晶成核过冷度,并且纳米流体的起始成核时间比BaCl2水溶液提前,结晶结束所花时间也大大少于BaCl2水溶液.最后对纳米粒子影响基液的结晶机理进行了分析.     

低温相变纳米流体释冷特性研究

在共晶盐BaCl2水溶液中悬浮粒径为20nm体积分数为1.13％的TiO2颗粒,通过添加分散剂和超声波振荡,制成分散均匀的TiO2-BaCl2-H2O纳米流体.对BaCl2溶液和纳米流体进行同步蓄冰放冷实验,实验表明:加入纳米TiO2粉体后,在融冰放冷时纳米流体融冰速率要比BaCl2溶液大,在同样时间内纳米流体放冷量要多于BaCl2溶液,在换热器中纳米流体总的传热系数要大于BaCl2溶液的,表明纳米粒子有助于强化蓄冷剂的传热性能.     

低温相变蓄冷纳米流体成核过冷度的实验研究

在共晶盐BaCl2水溶液中添加亲水性分散剂，经过超声振动制备了粒径为20nm四种不同体积分数的TiO2-BaCl2-H2O纳米流体。对Baa2水溶液和纳米流体同步进行蓄冷实验，实验表明：加入纳米TiO2粉体后，可大幅度降低BaCl2水溶液的结晶成核过冷度，并且纳米流体的起始成核时间比BaCl2水溶液提前，结晶结束所花时间也要大大少于BaCl2水溶液。最后对纳米粒子影响基液的结晶机理进行了分析。     

Effects on the Phase Transformation Temperature of Nanofluids by the Nanoparticles

Nanofluids have been demonstrated to have intriguing thermodynamic properties. In this work, we described the investigation of the phase transformation behaviors of nanofluids containing alumina （Al2O3） or titania （TiO2） nanoparticles with different weight fractions. The experimental results indicate that the melting temperatures of nanofluids （in freezing states） are reduced with the increase of the weight fraction of nanoparticles. The reduction is related to nanoparticle species as well as nanoparticle size.     

Al_2O_3-H_2O纳米流体相变蓄冷特性研究

在水介质中悬浮少量的纳米氧化铝颗粒(粒径20nm),通过添加分散剂和超声波振荡,制备成均匀分散的Al2O3-H2O纳米流体。对水和Al2O3-H2O纳米流体的相变蓄冷特性进行了实验比较。结果表明,加入纳米Al2O3可降低水的过冷度,缩短结冰时间;在相同的时间内,纳米流体的蓄冷量要大于纯水。     

Pressure-drop viscosity measurements for gamma-Al2O nanoparticles in water and PG-water mixtures (nanofluids)

Nanofluids have attracted wide attention because of their promising thermal applications. Compared with the base fluid, numerous experiments have generally indicated increases in effective thermal conductivity and convective heat transfer coefficient for suspensions having only a small amount of nanoparticles. It is also known that with the presence of nanoparticles, the viscosity of a nanofluid is greater than its base fluid and deviates from Einstein's classical prediction. However, only a few groups have reported nanofluid viscosity results to date. Therefore, relative viscosity data for gamma-Al2O3 nanoparticles in DI-water and propylene glycol/H2O mixtures are presented here based on pressure drop measurements of flowing nanofluids. Results indicate that with constant wall heat flux, the relative viscosities of nanofluid decrease with increasing volume flow rate. The results also show, based on Brenner's model, that the nanofluid viscosity can be explained in part by the aspect ratio of the aggregates.     

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.     

Determination of effective specific heat of nanofluids

The effective specific heat of several types of nanofluids are measured by transient double hot-wire technique. Sample nanofluids are prepared by suspending 1–5 volume percentages of titanium dioxide (TiO₂), aluminium oxide (A1₂O₃) and aluminium (Al) nanoparticles in various base fluids, such as deionised water, ethylene glycol and engine oil. The effective specific heats of these nanofluids were found to decrease substantially with increased volume fraction of nanoparticles. Besides particle volume fraction, particle materials and base fluids also have influence on the effective specific heat of nanofluids. Except Al/engine oil-based nanofluid, predictions of the effective specific heat of nanofluids by the volume fraction mixture rule-based model showed reasonably good agreement with the experimental results. Based on the calibration results obtained for the base fluids, the measurement error is estimated to be within 2.77%.