颗粒亲水性对纳米流体表面张力的影响研究进展

纳米流体作为一种新型换热介质,其表面张力的变化与流体沸腾换热等热物理性质有着密切的联系。纳米流体通常由"两步法"制得,其表面张力受温度、纳米颗粒粒径、纳米颗粒体积分数或质量分数等多方面影响。在前人的研究中,表面张力随流体温度的升高而减小,随纳米颗粒粒径的增加而增大,但表面张力随纳米颗粒体积分数或质量分数的变化情况则不一致。通过总结由不同颗粒与不同基础流体组成的纳米流体表面张力的变化趋势,分析纳米流体表面张力的变化与颗粒亲水性的关系。分析结果表明:亲水型颗粒与疏水型颗粒对纳米流体表面张力的影响恰好相反;亲水型纳米颗粒体积分数或质量分数不同时,其纳米流体表面张力的变化也不相同。     

中低温环境下Al_2O_3-乙醇纳米流体稳定性的研究

采用"两步法"制备浓度为1.0%且不含分散剂的Al2O3-乙醇纳米流体,研究了中低温环境下温度变化对Al2O3-乙醇纳米流体稳定性的影响。采用紫外吸光度方法评价了纳米流体的稳定性;测试了悬浮颗粒的粒径分布并拟合出不同温度下粒径分布随时间的变化关系,计算了悬浮颗粒的沉降速率并拟合出不同温度下沉降速率随时间的变化关系;从势垒值变化的角度解释了温度影响纳米流体稳定性的原因。结果显示,Al2O3-乙醇纳米流体能在低温下保持较好的稳定性。     

纳米流体强化相变蓄冷特性的实验研究

在水基液中添加少量的纳米Cu颗粒(平均粒径为25nm),经超声波振荡和添加分散剂后,制备成分散稳定的Cu-H2O纳米流体.实验研究了纳米颗粒添加剂对水过冷度的影响,并采用红外热摄仪在线观察了纳米流体结晶过程的温度分布.结果表明.在水基液中加入纳米Cu粒子后,其过冷度明显降低,且随着纳米Cu质量分数的增加,流体的结冰时间缩短.Cu-H2O纳米流体的相变温度比水的提高了1℃,因此,纳米流体蓄冰时可以降低压缩机的输入功率,从而节约成本、减少能耗.     

燃烧合成二氧化硅纳米颗粒形成机理的实验研究

为了研究纳米颗粒在火焰中的形成机理,基于电子低压撞击器建立燃烧法合成纳米颗粒的在线表征系统。在扩散火焰中通过氧化六甲基二硅氧烷蒸气制备二氧化硅纳米颗粒;使用该表征系统研究火焰底部、中部和上部的颗粒的粒子数浓度和粒径的关系,提出燃烧法合成纳米颗粒的可能的形成机理。结果表明:火焰区域可以分为化学反应区、凝并区和聚集区。颗粒历经化学反应、成核、凝并、团聚而形成最终颗粒。     

非均匀SiO2-H2O纳米流体辐射特性研究

建立具有梯度折射率的SiO_2-H_2O纳米流体辐射传递模型,利用间断有限元法求解其在持续脉冲辐射下的透射率、反射率。通过与均匀纳米流体的透射率、反射率进行对比,分析非均匀纳米流体对辐射吸收效果的影响。同时考虑非均匀条件下折射率梯度、SiO_2质量分数以及颗粒粒径对纳米流体的反射率及透射率的影响。结果表明:当纳米流体具有梯度折射率时,反射率及透射率均减小,吸收率从30%提高到了41. 9%;而折射率梯度的增大使得反射率及透射率进一步减小; SiO_2质量分数和颗粒粒径的增大则导致反射率增大,透射率减小。     

层流状态下纳米流体的对流传热特性

通过数值模拟的方法研究了层流状态下雷诺数、体积分数、颗粒和基液种类以及颗粒粒径对纳米流体对流传热特性的影响。研究结果表明,纳米流体的对流传热系数明显高于基液,并且与基液和颗粒的性质、颗粒的体积分数及颗粒粒径密切相关。纳米流体的对流传热系数随着颗粒和基液热导率的增加、颗粒体积分数的增加以及颗粒粒径的减小而增大。研究发现,对于一定体积分数的Cu-水纳米流体,在层流状态下对流传热系数的提高程度基本保持一致,与雷诺数大小无关。     

添加纳米颗粒和分散剂的相变流体性能测试研究

结合太阳能低温集热蓄热,基于前期选定的烃类相变流体,通过热物性和稳定性测试对比,选取了适合的纳米颗粒(TiO_2)和分散剂(SDBS),分析了纳米颗粒质量分数、粒径以及分散剂质量分数对相变流体的热物性及稳定性的影响。结果表明,纳米颗粒质量分数越大,颗粒粒径越大,相变流体的热物性及动态稳定性越差,而分散剂质量分数对相变流体的动态稳定性影响不大。烃类相变流体中分别添加质量分数为0.1%的20 nm TiO_2纳米颗粒和质量分数为0.1%的SDBS分散剂,其热物性及稳定性最佳。     

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。     

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.     

添加TiO2纳米颗粒和分散剂的相变流体粘度实验研究

选定质量分数为30%的烃类相变流体作为基液,采用"两步法"配制了多种添加纳米颗粒(TiO_2)及分散剂(SDBS十二烷基苯磺酸钠)的相变流体,测试分析了纳米颗粒质量分数、粒径及分散剂质量分数对相变流体粘度的影响。结果表明,相同温度下,纳米颗粒质量分数越大,纳米颗粒粒径越大,相变流体粘度越大。而相变流体粘度随分散剂质量分数增大呈先减小后增大的趋势,当分散剂质量分数为0.1%时,相变流体粘度达到最小。