纳米流体光热转换特性的研究

采用“两步法”制备了两种用于直接吸收式太阳能集热器的纳米流体循环工质.对这两种纳米流体及其基液进行闷晒实验,通过研究其闷晒温度随环境温度的变化情况来判断纳米流体光热转换性能的优劣.结果表明:铝纳米流体升温速率较基液和碳纳米管纳米流体快,闷晒温度高出基液近25℃,高出碳纳米管纳米流体近10℃,显示出很好的光热转换性能.     

炭黑骨胶纳米流体的制备及其光热转换性能

以纳米流体为工作介质的直接光热转换是太阳能利用的重要部分, 纳米流体的制备受到众多研究者的关 注。炭黑具有化学性质稳定, 光谱吸收宽等特点, 作为纳米添加颗粒在太阳光吸收与光热转换领域应用广泛。然 而, 炭黑极易团聚, 影响了其在纳米流体中的推广应用。利用环境友好型的骨胶与炭黑通过球磨法制备炭黑骨胶 纳米复合材料, 提高炭黑在去离子水基液中的分散稳定性。通过扫描电镜(SEM), 紫外- 可见- 近红外分光光度计 (UV-vis-NIR) 和自组装的光热转换装置等对样品性能进行表征。结果表明, 炭黑骨胶纳米流体解决了炭黑易团聚的 问题, 具备较好的分散稳定性和光热转换性能, 质量分数0.006% 的炭黑骨胶纳米流体光热转换效率可达94%, 较去 离子水基液提高了20%。     

ZnO和ZnO/Au纳米流体的制备及光热转换性能

太阳能光热利用是太阳能利用的重要方面,其中,纳米流体光学特性对太阳能光热利用效率起着决定性作用。通过水热法制备不同形貌的ZnO纳米颗粒,再利用硼氢化钠还原法将Au成功还原在ZnO纳米颗粒上,制备出ZnO/Au复合纳米材料。通过SEM、XRD表征ZnO和ZnO/Au纳米粒子的形貌结构与成分。经紫外/可见/近红外吸收光谱测试表明ZnO/Au纳米流体显著提高了在可见光波段的吸收。通过光热转换实验表明,花状ZnO纳米流体的光热转换性能优于棒状ZnO纳米流体, ZnO/Au纳米流体由于Au的等离激元效应,光热转换特性增强。当浓度为1.0 mg/mL时,棒状ZnO/10%Au纳米流体光热转换效率为59%,比纯导热油纳米流体提高16%;当浓度为0.5 mg/mL时,花状ZnO/10%Au纳米流体光热转换效率为71%,比纯导热油纳米流体提高28%。     

光热转换系统中强化结构对纳米流体自然对流换热的影响

为了改善光热转换系统中换热介质的自然对流,文中研究了两种微凸起结构(三角形和矩形)、两种温差(ΔT=1 K,ΔT=10 K)、两种纳米流体(CuO/Cu-H2 O纳米流体和CuO-H2 O纳米流体)和不同纳米流体体积分数(φ=0.01、0.03和0.05)对光热转换系统中工质自然对流换热特性的影响.研究发现,CuO-H...     

碳纳米管纳米流体对液冷式CPU换热性能的改善

针对液冷式CPU（central?processing?unit）散热器散热效果差的问题,设计了液冷式CPU散热器的换热性能实验系统. 该实验系统使用基液丙二醇-水,Al2O3纳米流体和多壁碳纳米管（MWCNTs）纳米流体进行换热实验,采用单变量法对实验条件进行控制. 当加热功率为18.26 W时,基液丙二醇-水的热阻值为0.859 ℃/W,质量分数0.135%的Al2O3纳米流体的热阻值为 0.751 ℃/W,质量分数0.135%的多壁碳纳米管纳米流体的热阻值为0.739 ℃/W,质量分数0.32%的MWCNTs纳米流体的热阻值为0.457 ℃/W. 结果表明:在基液中添加纳米粒子能提高基液的换热能力,MWCNTs纳米流体的换热效果随着质量分数的增加而增强.     

纳米流体流动传热性能的实验与模拟研究

为了研究高温冷却条件下,γ-Al2O3-PG90纳米流体作为冷却介质在一车用机油冷却器内的流动传热性能,采用三维k-ε湍流模型,应用块结构网格生成技巧,融合流固耦合研究方法和薄壳导热模型数值模拟了纳米流体的性能,进行了基液与纳米流体的性能对比计算,分析了纳米粒子体积分数对性能的影响,考察了纳米流体物性预测模型的普适性,并研究了将纳米流体视为单相流体进行性能分析的可行性,通过实验测试得到了性能数据.研究发现:与基液相比,纳米流体强化换热效果明显,流动阻力有所增加,随着纳米粒子体积分数的增加,传热性能提高,流动阻力增加,说明该物性预测模型不能普适,当纳米粒子体积分数大于3%时,将纳米流体视为单相流体的性能研究结果与实验数据偏差较大,可能原因是单相流体流动无法反映较多的粒子之间的相互作用.     

碳包覆纳米粒子系导电涂料的制备与性能

以自制碳包覆铜镍合金纳米粒子为填料,醇酸树脂为成膜剂,共混制备了碳包覆铜镍合金纳米粒子／醇酸树脂导电复合涂料. Ｘ射线衍射分析和透射电子显微镜观察表明,碳包覆铜镍合金纳米粒子为核壳结构,核为铜－镍合金,壳为石墨化碳. 分别添加占涂料总质量的３％、５％、１０％、１５％及２０％（质量分数）的填料制备涂料,探讨了碳包覆铜镍合金纳米粒子添加量对涂料性能的影响. 并对所制备涂料的黏度、导电性,漆膜附着力、吸波性进行了表征测试. 结果表明,随着碳包覆铜镍合金纳米粒子添加量增加,涂料黏度单调增大,电阻单调减小,最大粘度为１８０　mm2/ｓ,最小电阻为２×１０７　Ω. 当碳包覆铜镍合金纳米粒子质量分数为１５％时漆膜附着力最佳,脱落面积综合评定等级为０;当质量分数为２０％时,漆膜有较好吸波性能,反射损耗峰值为－２．７　ｄＢ,吸收带宽为２　ＧＨｚ（１４～１６　ＧＨｚ）．     

纳米材料在生物抗癌治疗方面的应用

癌症,又称恶性肿瘤,严重威胁着人类健康和生命.随着纳米生物材料研究的深入,靶向治疗和热疗法受到了越来越多的关注,人们希望在治疗癌症方面取得突破.Fe3O4纳米粒子具有良好的光热性能,同时具有低毒性、良好的生物相容性和可降解性,在众多纳米材料中脱颍而出.NaYF₄是众多上转换发光材料中具有代表性的一种,具有良好的荧光性能,将NaYF₄与Fe₃O₄复合,复合材料可兼具上转换发光和光热性质,这种多功能材料有望应用于荧光靶向和光热治疗.     

非球状形貌粒子Au-H2O纳米流体光谱分频光伏/光热系统性能研究

基于表面等离激元效应的纳米流体光谱分频器具有良好的选择性光谱吸收性能,已显示出巨大潜力,然而现有纳米流体分频装置在光热窗口仍存在透射率较高的问题.为了提高光热窗口纳米流体的光谱吸收能力,文中提出了一种非球状形貌粒子的金-水纳米流体分频系统.通过时域有限差分方法(FDTD)对该分频系统进行数值计算与分析,结果表明:正六面...     

磁场对Fe3O4⁃水纳米流体传热特性的影响

对电加热器中纳米流体的传热效果进行了实验研究,采用两步法制备Fe3O4⁃水纳米流体。此外,还研究了质量分数为0.1%~2.0%的Fe3O4⁃水纳米流体在有/无磁场作用下对电加热器换热效率的影响,探讨了磁场作用下纳米流体的强化换热机理。结果表明,与基液（去离子水）相比,无磁场时质量分数为1.0%的Fe3O4⁃水纳米流体可使环境温度提升18.2%;在外磁场作用下,质量分数为1.0%的Fe3O4⁃水纳米流体可使环境温度提升35.1%。研究结果可为纳米流体在电加热器中的强化传热研究提供重要参考。     

GZO@TiN 纳米流体光学性能探究

近年来, 纳米流体在太阳能光热利用方面极具前景。核壳结构纳米颗粒可以耦合多种材料的不同波段效应,调控光谱吸收波段, 实现太阳能的全光谱捕获吸收。将在长波具有高吸收的氧化锌掺杂镓 (GZO) 和在可见吸收好 的氮化钛 (TiN) 形成 GZO@TiN 核壳结构复合纳米颗粒, 可以发挥两种材料的优点。进一步, 从调节材料的尺寸和核壳材料出发, 探究 GZO@TiN 复合结构纳米流体的光谱特性变化规律。结果表明, 当 TiN 为核、GZO 为壳时, 可以 显现两种材料的共振效应;当 GZO 为核、TiN 为壳时, 长波区域的吸收峰消失。当浓度为 10^?4 , 光学厚度为 10 mm时, TiN(壳)/GZO(核) 纳米流体的平均吸收率高达 100%。此工作对核壳结构复合纳米颗粒的光谱调控、吸收以及外壳、核心材料的选择有着一定的帮助。     

水基碳纳米管纳米流体在矩形腔内的自然对流传热

为了评估碳纳米管在强化传热技术中的应用潜力, 采用实验方法研究水基碳纳米管纳米流体在矩形封闭腔内的自然对流传热性能, 由实验得到瑞利数为1.92×105～2.52×106范围内不同颗粒体积分数的纳米流体沿矩形封闭腔热流方向的平均努塞尔数分布.采用瞬态热线法和旋转黏度仪测量水基碳纳米管纳米流体的导热系数和黏度,探究纳米流体导热系数和黏度与纳米颗粒体积分数的变化关系,分析纳米流体导热系数和黏度对纳米流体自然对流传热的影响.结果表明:在封闭腔内纳米流体沿热流方向的平均努塞尔数随着瑞利数的增加而增大,封闭腔内对流传热不断增强;与水的自然对流传热相比,在低瑞利数(Ra＜8.5×105)时,纳米流体自然对流传热效果随着颗粒体积分数的增加而增强;在高瑞利数(Ra＞8.5×105)时,体积分数为0.48%的纳米流体的平均努塞尔数比水大,自然对流传热得到强化,而体积分数为1.45%的纳米流体的平均努塞尔数比水小,自然对流传热减弱.     

磁场作用下倾斜方腔内纳米流体自然对流数值模拟

采用Chebyshev配置点谱方法对倾斜方腔内纳米流体自然对流换热进行了数值模拟.倾斜方腔的左右壁面为恒温壁面,上下壁面为绝热壁面,并施加了与方腔下壁面平行的磁场.方腔内充满了以水为基液的不同纳米颗粒.研究方腔倾斜角度γ、Gr数和纳米颗粒对纳米流体流动与传热的影响.研究结果表明:传热在倾斜角度为π/4时最大,当方腔倾斜...     

纳米流体输运性质研究进展

研究纳米流体输运性质（导热系数、传热系数、粘度）,是制备稳定纳米流体、研究纳米流体传热性能的前提。总结了纳米流体研究的相关成果,评述了纳米流体输运性质的研究进展以及影响纳米流体输运性质的因素及纳米流体的传热稳定性,并展望了纳米流体的应用前景。     

微通道内纳米流体的流动与换热特性

以不同浓度的TiO2-水纳米流体和水为冷却工质,在扇形微通道热沉内进行流动和换热特性模拟和实验研究. 模拟采用有限体积法的两相混合模型,搭建了能测量纳米流体流量、进出口压降和温度、底面加热膜温度的实验系统;工质在微通道内的雷诺数处于207~465,加热膜热流密度为2 × 106 W/m2 . 结果显示:在扇形微通道内,纳米流体的摩擦阻力系数随Re变化趋势与水相似,且均比水大;随着Re的增大,各工质的摩擦阻力系数下降. 纳米流体的传热性能强于水;随着TiO2纳米颗粒浓度和Re的增大,Nu升高,纳米流体的强化传热能力随之提高.     

氧化铝纳米流体在车用热交换器中的试验研究

研究纳米流体在车用热交换器中的强化传热效果,测试不同纳米粒子体积分数的氧化铝纳米流体在板翅式机油冷却器中的传热和流动特性,并与水、防冻液（乙二醇）及纳米流体基础液体进行对比.试验结果表明,在同一热交换器中,纳米流体的传热系数明显高于其他3种液体.当冷、热侧介质温度为90和120 ℃时,纳米粒子体积分数为5%的纳米流体的传热系数分别比水、乙二醇和基础液体提高6.52%、18.88%和24.62%;当冷、热侧介质温度为120和135 ℃时,体积分数为5%的纳米流体的传热系数比体积分数为1%的纳米流体提高104.72%.在试验条件下,热交换器的换热量随纳米粒子体积分数的增大而增大,但流动阻力并未明显增加,初步证明了纳米流体应用于车用热交换器的可行性.