表面活性剂对水基纳米流体固液相变特性的影响

引言蓄冷是利用谷电生产冷能并储存起来以满足峰电时空调负荷需求的一种节能技术,能达到移峰填谷、稳定电力需求的目的。冰蓄冷是一种常用蓄冷技术,即利用具有较大凝固潜热水作为相变材料工质。     

水基纳米流体传递性质的分子动力学模拟研究

采用平衡分子动力学方法,探讨了系统温度、纳米颗粒的体积分数及能量因子对水基纳米流体的热导率和黏度的影响。模拟结果表明,随着系统温度的升高,水基纳米流体的热导率增大,而黏度减小;水基纳米流体的热导率及黏度均随着纳米颗粒体积分数的增加而增大,当纳米颗粒的体积分数2%时,水基纳米流体的热导率增幅较小;随着纳米颗粒能量因子的增加,水基纳米流体的热导率增大,而黏度基本不变。     

阳离子表面活性剂对纳米SiO2流体稳定性的影响

通过研究纳米SiO2/水纳米流体的稳定性建立了差示透光率法,并利用差示透光率法和重力沉降法研究了阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TrAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)对纳米SiO2流体稳定性的影响.结果表明:阳离子表面活性剂吸附在纳米SiO2颗粒表面后促使纳米流体形成凝胶,且不同阳离子表面活性剂对2.5wt％ SiO2纳米流体稳定性的影响均存在三个临界浓度C1、C2和C3,这三个临界浓度的大小与阳离子表面活性剂疏水链长密切相关,碳链越长,相应临界浓度越低,并提出了阳离子表面活性剂在纳米SiO2表面吸附后纳米颗粒之间的疏水缔合作用理论.     

表面活性剂对纳米流体真空制取冰浆的影响

为了研究表面活性剂对纳米流体真空制取冰浆的影响,分别以阴离子型SDBS、阳离子型CTAB、非离子型TNWDIS、两性型DESB作为纳米Al_2O_3、纳米Fe_2O_3、纳米TiO2及MWCNT的分散剂,通过引入固体吸附模块,进行了真空制冰实验。结果表明,过冷度、含冰率、闪蒸压力及闪蒸率受不同类型表面活性剂的影响较大;针对纳米流体在真空制冰中的应用,建议以纳米Fe_2O_3作为制冰工质添加剂,CTAB作为表面活性剂,此时过冷度最小达0.55℃,较蒸馏水减少了89.28%,含冰率最大达33.41%,较蒸馏水增加了96.53%。     

纳米流体和两性表面活性剂改善钻井液性能实验研究

本文研究了碳化硅纳米流体和表面活性剂对水基钻井液物理和化学性质（热稳定性、黏度、表面张力和滤失特性）的影响。将碳化硅纳米流体、表面活性剂溶液和水基钻井液混合形成表面活性剂——碳化硅（Si C）钻井液,分别用流变仪、张力仪和压滤机对混合钻井液的黏度、表面张力和滤失性等性质进行了研究。实验结果表明,与常规表面活性剂相比,两性表面活性剂对钻井液黏度的增量最大,此外,混合钻井液具有更好的热稳定性,随着温度的升高,黏度平均变化率为9%,表面张力和滤失性分别下降了31.0%和22.2%。     

氨水-纳米炭黑纳米流体的稳定性

随着纳米材料科学的迅速发展,越来越多的研究表明纳米颗粒不仅能强化传热,同时也能强化吸收。本文提出了在氨水溶液中添加碳纳米颗粒和表面活性剂辛基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)的配制纳米流体的方法,并对其稳定性进行了一定的实验研究。根据吸附理论讨论了活性剂对纳米炭黑颗粒在氨水溶液中的分散机理,在此基础上,探讨了一定纳米颗粒浓度所对应的最小的活性剂浓度,以及表面活性剂浓度对纳米颗粒悬浮液稳定性的影响。以便为氨水纳米流体的强化吸收研究作基础。     

水基氧化锌纳米流体的制备及其热物性能研究

采用“两步法”将ZnO纳米颗粒及分散剂阿拉伯树胶添加到基液中,制备质量分数为0.4%～2.292%的氧化锌纳米流体,同时对质量分数不同的纳米流体的稳定性及其在不同温度(15～55℃)下的导热性、黏度进行研究。结果表明,在质量分数为0.4%～1.552%下,氧化锌纳米流体稳定性更好。质量分数为0.4%～1.173%之间导热性相对基液有所提高,且质量分数为0.788%时导热效果最好。与基液相比,所制备的纳米流体的黏度都有所增加,并且质量分数越大黏度也相应越大。     

表面活性剂对纳米碳酸钙结晶过程的影响

在Ca(OH)2的碳化反应过程中加入阴离子、阳离子和非离子表面活性剂。采用pH、电导率在线跟踪和透射电子显微镜等手段考察了表面活性剂对碳化反应的影响和对碳酸钙结晶过程的影响。实验发现：①无表面活性剂存在下在碳化反应开始后约4min～7min时，反应液呈凝胶态，体系黏度发牛突变，而在表面性剂存在下，这一凝胶化现象被消除，体系的黏度仅小幅升高；②表面活性剂的存在可加速碳化反应的进行，有效地缩短反应时间；③表面活性剂的存在可影响碳酸钙的结晶行为，在适宜的表面活性剂存在下，碳酸钙的晶形发生改变，可得到直径20nm左右、长数十到数百纳米的链球形碳酸钙晶体。     

纳米TiO2流体表面改性及对真空闪蒸制冰的影响

利用电镜扫描法、紫外分光光度法及烘干称重法对纳米TiO₂流体的分散稳定性进行了综合评价,研究了表面活性剂种类及浓度对其分散稳定性的影响。将纳米TiO₂流体引入真空闪蒸制取冰浆系统,研究了纳米TiO₂浓度、表面活性剂浓度及对吸附作用下纳米TiO₂流体真空闪蒸制冰的影响。结果表明,表面活性剂类型对纳米TiO₂流体分散稳定性的影响很大,复合型的分散稳定性最佳,其次是阴离子型;纳米粒子及表面活性剂可以增强真空下纳米TiO₂流体的成核效果,增大含冰率,降低过冷度;表面活性剂浓度是影响真空闪蒸制冰系统压力及闪蒸率的重要因素,系统压力及闪蒸率均随着表面活性剂浓度的增大而增大;另外,确定了在吸附作用下真空闪蒸制冰系统中使用纳米TiO₂流体的最佳条件。在最佳条件下,含冰率为18.35%,过冷度为0.51℃,热导率为0.920W/(m·K),对比蒸馏水有较大改善。吸附作用下真空闪蒸制冰可行性较高,制取冰浆效果优良。     

表面活性剂对合成纳米SiO2粉末的影响

以水玻璃、硫酸为原料，采用化学沉淀法制备出纳米SiO2粉末，并探讨了表面活性剂的种类、用量及加料方式对产品性能的影响。实验结果表明：使用阳离子型表面活性剂或高分子量非离子型表面活性剂来分散颗粒，可制得理化性能较好的纳米SiO2粉末。     

粒径混合比对Al2O3/水纳米流体传热性能影响及评价

采用两步法制备体积分数为0.5%和1.0%的Al₂O₃/水纳米流体,研究20nm和50nm Al₂O₃纳米粒子的混合比对热导率和黏度的影响,并用c _μ/c _λ和Mo数来评价其综合传热效果,判断是否适用于实际传热过程。实验结果表明,有效热导率和相对黏度受团聚体尺寸影响较大。在体积分数为1.0%和混合比为50∶50时有效热导率的增幅最大,而混合比为（40∶60）～（60∶40）之间,相对黏度最低。这是因为此时团聚体的尺寸小,相应地沉淀速度慢,说明其分散性较好,形成局部粒子富集区,即“50nm固体粒子-20nm固体粒子-液体分子”的界面层,能产生高导热渗透通道及低热阻区,使热导率增大。在层流时,该纳米流体适用于实际传热过程中的范围为：体积分数0.5%和1.0%,混合比40∶60和50∶50,温度25～50℃。在紊流时,体积分数为0.5%和温度高于40℃时,混合比范围为(40∶60)～(60∶40)才适合使用此纳米流体。     

三元混合纳米流体稳定性及热性能

采用两步法制备体积分数为0.005%～1%的Al₂O₃-TiO₂-Cu/水三元混合纳米流体,粒子体积比为40∶40∶20。为了提高其稳定性,添加少量的PVP（0.005%）表面活性剂,并用XRD、TEM、紫外分光光度计和沉淀观察法共同表征纳米流体的稳定特性。测量温度为20～60℃的黏度和热导率,并与相对应的单一纳米流体作对比。试验结果表明,三元混合纳米流体由于各种粒子的粒径和表面能不同,小粒径的Al₂O₃颗粒填充在大粒径TiO₂和Cu颗粒形成的间隙里,可形成致密的固液界面层。三元混合纳米流体由于粒子的特殊排布,使其热导率明显高于相同体积分数下对应的单一纳米流体,黏度却无明显增大。当体积分数和温度分别为1%和60℃时,与Al₂O₃/水纳米流体对比,其热导率增大了5.5%,黏度下降了2.6%。热导率随温度和浓度的升高而升高;而黏度随浓度的升高而升高,随温度的升高而下降,这与单一纳米流体的性质一致。最后,基于试验数据,对热导率和黏度分别进行与温度的拟合,R²分别为0.9835和0.9820,能较精确地预测Al₂O₃-TiO₂-Cu/水三元混合纳米流体的热导率和黏度。     

纳米流体制备的研究进展

综述了纳米流体制备的一些研究成果,总结了目前主要的纳米流体制备方法,分析了制备纳米流体过程中的影响因素,认为超声分散并辅之以分散剂的混合制备法是实验研究中较为实用可行的方法;pH值、分散剂类型及用量是影响纳米流体分散稳定性的主要因素.展望了纳米流体制备方法的发展方向及超声分散法所要综合考虑的因素.     

Heat transfer in nanoparticle suspensions: Modeling the thermal conductivity of nanofluids

This work reviews experimental data and models for the thermal conductivity of nanoparticle suspensions and examines the effect of the properties of the two phases on the effective thermal conductivity of the heterogeneous system. A model is presented for the effective thermal conductivity of nanofluids that takes into account the temperature dependence of the thermal conductivities of the individual phases, as well as the size dependence of the thermal conductivity of the dispersed phase. We demonstrate that this model can be used to calculate the thermal conductivity of nanofluids over a wide range of particle sizes, particle volume fractions, and temperatures. The model can also be used to validate experimental thermal conductivity data for nanofluids containing semiconductor or insulator particles and confirm the size dependence of the thermal conductivity of nanoparticles. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

纳米流体传热性能研究进展与存在问题

介绍了纳米流体的制备技术,重点阐述了纳米流体传热性能特异性研究进展和存在的问题,同时对今后纳米流体研究的发展方向提出了展望。     

纳米流体沸腾传热研究进展

介绍了纳米流体沸腾传热的最新研究,从纳米流体特性和沸腾表面特性两个方面阐述纳米流体沸腾传热的作用机制,指明纳米颗粒和沸腾表面特性以及两者之间的交互关系是目前研究结果存在分歧的主要原因。对纳米颗粒在制冷系统中的应用基础研究进行了展望,并指明了纳米流体沸腾传热的研究方向。     

纳米流体工质的基础研究及其蓄冷应用前景

概述了纳米流体中所用纳米颗粒材质的最新进展,分析了不同纳米颗粒和不同基液对纳米流体导热系数的影响。大量的实验数据都表明,纳米粒子的添加对流体的导热性能确实存在影响。最后,探索了它作为相变蓄冷材料的技术优势及其在工业中的应用。     

Thermal conductivity of carbon nanotubes and graphene in epoxy nanofluids and nanocomposites

We employed an easy and direct method to measure the thermal conductivity of epoxy in the liquid (nanofluid) and solid (nanocomposite) states using both rodlike and platelet-like carbon-based nanostructures. Comparing the experimental results with the theoretical model, an anomalous enhancement was obtained with multiwall carbon nanotubes, probably due to their layered structure and lowest surface resistance. Puzzling results for functionalized graphene sheet nanocomposites suggest that phonon coupling of the vibrational modes of the graphene and of the polymeric matrix plays a dominant role on the thermal conductivities of the liquid and solid states.PACS: 74.25.fc; 81.05.Qk; 81.07.Pr.     

腰果酚表面活性剂的合成研究进展

综述了腰果酚表面活性剂的合成研究进展,重点介绍了腰果酚磺酸盐、腰果酚硫酸盐、腰果酚羧酸盐及腰果酚聚氧乙烯醚等表面活性剂的合成方法,并分别对其性能进行了概述。腰果酚表面活性剂除了具有优良的性能,其绿色的原料来源也更符合发展潮流。