水基石墨烯纳米流体的制备及导热性能

利用改性Hummers法制备氧化石墨烯(GO),并以硼氢化钠为还原剂通过控制还原时间制得不同还原程度的还原氧化石墨烯(rGO);采用两步法将GO或rGO分散在水中,通过控制超声时间得到不同粒径的水基石墨烯纳米流体;测量纳米流体的导热系数,研究测量温度、石墨烯含量、粒径和还原时间对它的影响。结果表明:水基石墨烯纳米流体的导热系数显著大于基液的,且随着测量温度、石墨烯含量的增加呈线性增大;与GO-水纳米流体相比,rGO-水纳米流体导热性能更好,并且其导热系数随着还原时间的延长而增大;水基石墨烯纳米流体的导热系数随着粒径的增加而增大,且粒径对还原15 min的rGO-水纳米流体导热系数影响最为显著。     

含Ag-乙二醇纳米流体的制备及其导热性能

在室温下采用直接还原法制备了含PVP表面修饰、高负载量的纳米银-乙二醇纳米流体。实验详细比较了各种反应条件对Ag纳米粒子结构、大小、形貌以及乙二醇纳米流体的稳定性、负载量的影响。结果表明:由于PVP对银粒子有良好的表面修饰作用和纳米粒子自身的布朗运动,使得银粒子能够稳定地分散于乙二醇流体中。当PVP含量为12.5 g·L~(-1)时,Ag粒子最大负载量可以达到20.96 g·L~(-1)。同时采用仿制的纳米流体导热系数测试装置测定了上述不同负载量流体的导热系数,结果表明纳米流体比纯乙二醇的导热系数明显提高;当银粒子的体积分数为0.06%时,纳米流体的导热系数提高了36%。     

含Ag-乙二醇纳米流体的制备及其导热性能研究

本文在室温下采用直接还原法制备了含PVP表面修饰、高负载量的纳米银-乙二醇纳米流体。实验详细比较了各种反应条件对Ag纳米粒子结构、大小、形貌以及乙二醇纳米流体的稳定性、负载量的影响。结果表明：由于PVP对银粒子有良好的表面修饰作用和纳米粒子自身的布朗运动,使得银粒子能够稳定地分散于乙二醇流体中。当PVP含量为12.5 g.L-1时,Ag粒子最大负载量可以达到20.96 g.L-1。同时采用仿制的纳米流体导热系数测试装置测定了上述不同负载量流体的导热系数,结果表明纳米流体比纯乙二醇的导热系数明显提高,当银粒子的体积分数为0.06%时,纳米流体的导热系数提高了36%。     

波壁管内Cu-醇基纳米流体的强化换热研究

随着科技的进步,热交换设备的热负荷与传热强度不断增大,传统的醇类冷却剂不足以满足换热设备的冷却要求,通过向传统醇类冷却剂中加入Cu纳米粒子从而形成Cu-醇基纳米流体。对Cu-乙醇、Cu-乙二醇、Cu-丙二醇三种Cu-醇基纳米流体在波壁管中的换热特性进行数值模拟研究,同时采用分子动力学计算了Cu-醇基纳米流体的导热系数,分析了雷诺数Re与纳米颗粒体积分数φ对纳米流体的换热特性的影响。结果表明,在相同条件下,纳米流体的导热系数比基液大,且随着φ的增加而增大,通过比较这三种Cu-醇基纳米流体的导热系数,发现Cu-丙二醇纳米流体的导热系数的增幅最大;同时发现纳米流体的对流换热系数与基液相比有所提高,且随着φ的增加而增大;Cu-醇基纳米流体在强化传热的同时也会产生更大的阻力损失,且该损失随着φ的增大而增大;用性能评价因子PEC对波壁管内流体的对流换热系数与摩擦阻力系数进行综合分析。发现在三种Cu-醇基纳米流体中,Cu-丙二醇纳米流体具有最好的综合换热性能。     

颗粒堆积床接触导热的数值分离和分析

为了分析不同固体-流体导热系数比下接触导热对有效导热系数的影响,提出了基于孔隙尺度的接触导热的数值分离方法,在不同固体-流体导热系数比(6～4 400)下对简单立方结构堆积床中的接触导热进行了数值分析。当忽略接触导热时,计算模型中相邻颗粒之间的接触点采用间隙处理;当考虑接触导热时,计算模型中相邻颗粒之间的接触点采用短圆柱连接处理,接触导热通过这两种模型计算结果的差值获得。研究发现,有效导热系数随温度变化的趋势受接触导热的影响显著。考虑接触导热并且固体-流体导热系数比很大时,固相导热起主导作用;忽略接触导热时,流体导热起主导作用。随着固体-流体导热系数比的增大,接触导热对有效导热系数的贡献显著增大;当固体-流体导热系数比大于150时,接触导热对有效导热系数的贡献起主导作用。     

混合基纳米流体在汽车散热器中的稳定性及传热特性

摘 要 使用SiO2和MWCNT纳米颗粒,在80%：20%的水/乙二醇基液中制备纳米流体,分别研究超声波振荡时间、分散剂对纳米流体稳定性的影响,结果表明：最佳振荡时间为1 h;十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）的最佳添加量为质量分数0.05%,十二烷基苯磺酸钠（SDBS）的最佳添加量为0.1%;在最佳添加量下,CTAC的分散效果优于SDBS;在同一分散剂下,MWCNT-水/乙二醇混合基纳米流体的稳定性优于SiO2-水/乙二醇混合基纳米流体。研究不同浓度的纳米流体在不同流速、温度下的传热特性进行分析。结果表明,与基液相比,纳米流体的传热速率有了明显的提高;与纳米流体的传热速率增加相比,纳米流体浓度对压降和有效泵功的不利影响可以忽略不计。     

利用分子动力学模拟纳米流体有效导热系数

相对于普通流体而言,纳米流体能够增强换热。该文利用线性响应理论结合平衡分子动力学方法对Cu/Ar纳米流体的导热系数增强进行了研究。在基液流体Ar中对加入0.43%体积百分比的Cu纳米颗粒后,纳米流体的导热系数升高8.3%;要高于Maxwell的3预测值。通过对热流密度中固体、液体以及交互作用3部分对整体导热系数的贡献进行分析,发现除了基液本身以外,纳米颗粒和基液之间的交互作用是最主要的影响因素,而固体本身对导热系数提高的影响可以忽略不计。在模拟过程中还发现在纳米颗粒附近存在吸附现象。     

有机相变蓄冷材料中纳米石墨添加剂性能实验研究

针对有机相变蓄冷材料导热系数低、传热性能差的缺点,采用向其中添加纳米石墨,通过超声分散法及添加分散剂制备稳定分散液来改善其导热性能。对分散剂的种类、纳米石墨的质量浓度、超声时间和分散剂浓度对纳米石墨分散稳定性的影响及添加纳米石墨对导热性能的影响进行了实验研究。     

太阳能供暖用新型流体制备及导热性能测试

严寒、寒冷地区液体型集热器应用时需考虑防冻性能,工程常使用乙二醇型防冻液作为循环工质。但其导热系数仅为水的60%,集热循环过程中防冻液与太阳能集热器基板传热不充分导致基板过热和集热热损过大。为解决上述问题,通过乙二醇型防冻液及相变材料配制不同浓度的传热蓄热流体(heat transfer and heat storage fluid, HTHSF),在考虑防冻的基础上,以增加HTHSF综合导热系数为目的,通过瞬态热线法实验研究HTHSF相变过程中导热系数的变化规律。结果表明：当温度升高或浓度减小时载流体导热系数增大。配制的HTHSF呈水基溶液的特性,在单一相时导热系数与温度呈正比关系,相变使得导热系数有所减小。寒地太阳能供暖用新型HTHSF 10%、冰点-20℃时性能较好,此外拟合公式与实测数据误差在0.5%以内。     

在磁场作用下Fe_3O_4/Water纳米流体湍流对流换热实验研究

实验研究了不同体积分数Fe_3O_4/Water纳米流体在磁场作用下的水平小圆管内的湍流流动对流换热特性,测量了体积分数为3%的Fe_3O_4/Water纳米流体的沿程压力降并计算了其能量比率,探讨了在磁场作用下纳米流体强化对流换热的机制.实验结果表明:Fe_3O_4/Water纳米流体的对流换热系数随着体积分数的增加而升高,其平均值最大提高了4.3%;在与流动方向垂直的匀强磁场作用下,当磁场强度为23.809和39.682 kA/m时,纳米流体的换热系数几乎没有提高,当磁场强度为63.492 A/m时,换热系数有所提高,其平均值最大提高了3%;Fe_3O_4/Water纳米流体的沿程压力降相对于基液去离子水增加了50%,外加磁场使其进一步增大,并随着磁场强度的增加而增大,当磁场强度为63.492 A/m时增加了11.3%;Fe_3O_4/Water纳米流体相对于基液去离子水的能量比率计算值小于1,说明添加Fe_3O_4纳米粒子没有达到节能的效果.     

铝基微通道内纳米流体饱和沸腾及可视化研究

分别以去离子水及质量分数为0.3%,0.6%和0.9%Al2O3纳米流体为工质,在截面宽×高为0.3 mm×2.0 mm矩形铝基微通道内进行沸腾换热实验,并利用高速摄像仪进行可视化研究,分析热流密度、雷诺数、壁面粗糙度对流体传热系数的影响,探究流体流型变化与气泡生长规律。研究结果表明:纳米流体与去离子水的饱和沸腾传热系数随热流密度的增加而快速增大,努塞尔数Nu随雷诺数Re增大而增大但增幅不同,质量分数为0.3%,0.6%和0.9%的3种纳米流体的Nu比去离子水的Nu分别提高约8%,13%和16%;在相同热流密度及质量流速条件下,纳米流体与去离子水的传热系数均随传热壁面粗糙度的增加而增大;流体流型的变化呈现周期性,增大热流密度,可缩短气泡生长周期,泡状流比例增加。     

SiO_2-水纳米流体稳定性及导热性能

采用两步法制备体积分数为0.1%~0.5%的S iO2-水纳米流体,并利用zeta电位、吸光度和粒度分析表征其悬浮稳定性,研究发现超声振动5 h其悬浮稳定性最佳。采用瞬态热线法测量纳米流体的导热系数,结果表明:纳米流体导热系数的变化与纳米颗粒体积分数和温度的变化成正比,其中25℃时体积分数为0.3%的S iO2-水纳米流体相对于水的导热系数提高11.5%,而在50℃时则提高46.5%。建立纳米流体导热系数模型,与其他模型比较发现,本理论模型更接近于实验值。     

二甲基硅油/硅溶胶共前驱体法制备二氧化硅气凝胶微球

由于二氧化硅气凝胶具有低密度、高孔隙率、高比表面积、低导热系数等特点,引起了人们的广泛关注。但是,其较差的机械性能和较高的制备成本一直限制二氧化硅气凝胶的应用和推广。采用带有活性端基的二甲基硅油和硅溶胶制备共前驱体溶液,以微乳液法和滴定法分别制备了不同尺寸的二氧化硅气凝胶微球,并探究了甲基含量对其性能的影响。实验结果表明,相对于滴定法,微乳液法制备的气凝胶粒径分布范围较宽,在硅溶胶与硅油体积比相同时,两种方法所制备的气凝胶微球具有相近的比表面积、堆积密度及导热系数;滴定法制备的气凝胶随着甲基含量减少,气凝胶微球的比表面积减小,堆积密度增大,接触角减小,导热系数增大,机械强度增大。     

LDPE/石墨复合材料的制备和性能

选用电导率、导热系数高的石墨(普通鳞片石墨FG、可膨胀石墨KP35、膨胀石墨EG35)对低密度聚乙烯(LDPE)进行填充改性,采用钛酸酯偶联剂NDZ101对石墨进行表面处理,提高石墨与聚合物基体的界面相互作用,制备出力学性能、导电、导热等综合性能优良的LDPE/石墨复合材料。结果表明:石墨的填充大大改善了聚乙烯的导电、导热和耐热性能,当石墨含量达20%时(文中的各种元素含量均指质量分数),LDPE/KP35的电导率达到1.91×10-7S/m,拉伸强度较LDPE有小幅提高,可作为导热抗静电材料推广应用。     

高导热低热膨胀Al-20％Si/石墨片复合材料的制备与性能研究

采用真空热压烧结工艺制备高导热、低热膨胀的Al-20％Si/石墨片复合材料,探讨了热压强度、烧结温度和时间、石墨含量等工艺参数对复合材料导热性能的影响.采用金相显微镜观察复合材料的微观形貌,采用激光热导仪、膨胀系数分析仪以及电子万能测试机测试复合材料的导热系数、热膨胀系数和三点抗弯曲强度.结果表明:Al-20％Si/石墨片复合材料结构较为致密,石墨片在铝基基体中分散均匀;不同的工艺参数对复合材料的导热性能有明显影响,热压强度和温度越高,烧结时间越长,复合材料的导热性越好.当石墨质量分数为5％,热压强度45 MPa,烧结温度450℃,时间60 min时,垂直方向z导热系数约44 W·m-1·K-1,热膨胀系数约15×10-6/℃;但复合材料在三点弯曲压力下呈脆性断裂,抗弯曲强度仍待提高.     

采用3ω法测量多壁纳米碳管悬浮液的导热系数

为了减小瞬态热线法测量纳米流体导热系数时易受电磁干扰和自然对流等因素的影响,更好地探究新型换热工质的强化传热机理,研制了3ω法实验台,采用锁相放大器测得交流加热铂丝的3倍频电压响应,拟合算出待测液体的导热系数。先通过对常规液体蒸馏水、乙二醇以及酒精溶液的测量,验证了实验台的精度和可靠性。然后采用两步法合成了稳定性较高的多壁纳米碳管悬浮液,测得其各体积分数和各温度下的导热系数。实验结果表明,3ω法具有较好的电磁兼容性,测量时温升不超过0.5K,可以有效地减小对流传热和辐射传热的影响,且可以通过1ω电压来判断纳米流体的稳定性;纳米碳管悬浮液的导热系数比基液和Ham ilton-Crosser预测值明显提高,并且分别随纳米碳管含量的增加和温度升高而加大。     

豆腐柴叶果胶提取工艺优化

研究不同提取方法、影响因素和提取工艺参数对豆腐柴叶果胶品质的影响,建立模型并进行优化,以期得到品质好的果胶提取方法及工艺参数。采用5种不同方法提取豆腐柴叶果胶,通过综合比较果胶得率、半乳糖醛酸含量和酯化度确定最适提取方法;利用Plackett-Burman试验对超声微波串联提取果胶工艺中的超声时间、超声功率、超声温度、料液比、微波时间和微波温度6个影响因素进行关键因素筛选,采用Box-Behnken响应面试验对提取工艺参数进行优化,得出最佳参数并加以验证。结果表明豆腐柴叶果胶最适提取方法为超声微波串联辅助盐酸法;影响超声微波串联辅助盐酸法提取豆腐柴叶果胶的关键因素为微波时间、超声温度和微波温度;建立的豆腐柴叶果胶提取工艺参数与果胶得率、半乳糖醛酸含量和酯化度的回归模型显著（P < 0.05）,最佳提取工艺参数为：料液比1∶20、超声时间10 min、超声温度30℃、超声功率600 W、微波时间30 min、微波温度88℃,该条件下,豆腐柴叶果胶得率为15.68%,半乳糖醛酸含量为83.24%,酯化度为70.25%。研究为提升豆腐柴叶果胶资源的开发利用价值提供了参考依据。     

陶瓷微球填充型隔热涂料的有效导热系数

利用SEM对一种陶瓷微球填充型隔热涂料进行了分析,在此基础上运用数值单元体法建立了计算其有效导热系数的模型.分别讨论了球壁厚度、球壁有效导热系数及陶瓷微球填充率等3个主要因素对该涂料有效导热系数的影响.为验证计算结果,利用稳态平板法测试了几种隔热涂料的导热系数.研究发现:选用壁面薄的陶瓷微球可制成性能较好的隔热涂料;陶瓷球壁的有效导热系数对涂料的有效导热系数影响很大,前者必须很低,比如小于0.05 W/(m·K),才可显著降低涂料有效导热系数;增加填充率可明显降低涂料有效导热系数;填充陶瓷微球确可改善涂料隔热性能,但程度有限.     

微波辅助提取丹参中丹酚酸B

以丹参中水溶性成分丹酚酸B的收率为指标,采用微波提取的方法,考察浸泡时间、溶剂种类及浓度、提取时间、液固比、溶液pH和提取级数等因素对收率的影响;结合正交实验设计确定了丹酚酸B的最佳提取工艺条件为:去离子水为溶剂,液固比12,微波提取90s,溶液的pH=5,提取2次,丹酚酸B的收率为3.40%.将优化后的微波提取结果与其他方法比较,结果表明微波提取分别比超声提取、索氏提取的收率高出54.0%和57.6%.     

基于Matlab和IamgeJ的黏土导热性能细观机理

为探讨黏土孔隙参数对其导热系数的影响,以武汉地区黏土为研究对象进行了导热系数试验,通过CT扫描获得了不同干密度、固结压力下黏土的高精度图像,利用Matlab2016B和Image J图像处理软件识别出土样孔隙参数。试验结果表明:控制黏土土样含水率25%不变,干密度一定时,其导热系数随固结压力的增大而增大,增幅保持在0.34%～3.58%;固结压力一定时,其导热系数随干密度增大而增大,增幅保持在2.34%～12.20%。比较发现,干密度的变化对黏土导热系数影响程度明显高于固结压力的变化,同时黏土导热系数受土样细观结构中的孔隙数目、面积及孔隙率综合影响。