纳米流体池内沸腾时传热面上的吸附和烧结现象

对纳米流体池内核态沸腾进行了研究.沸腾传热面为水平加热面,基液使用蒸馏水和乙醇,纳米颗粒使用CuO和SiO2,扩散剂使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS).实验发现:对于添加了扩散剂的水基纳米流体,在壁温超过大约112℃后,传热面上出现烧结层,沸腾实验无法继续进行;没有添加扩散剂时,传热面上有极薄的颗粒吸附层形成,表面粗糙度和固液接触角都减小,可以获得完整的核态沸腾曲线,换热特性比纯水有所降低,临界热流密度有较大增加;对于乙醇纳米流体,无论是否添加扩散剂,传热面上都没有出现烧结层.实验以扩散剂对池内核态沸腾换热表面特性的影响为研究重点,证明了壁温和扩散剂是产生传热面烧结现象的主要因素.     

CuO/水纳米流体悬浮液分散性能研究

通过在去离子水中添加纳米CuO颗粒,制备一种新型强化传热工质CuO/水纳米流体。采用离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、非离子型表面活性剂聚乙二醇6000(PEG6000)对纳米CuO颗粒进行分散,并对其zeta电位、粒度及吸光度进行测量。系统研究超声振动时间、表面活性剂种类和质量分数、pH值等对CuO/水纳米流体悬浮液分散性能的影响。实验结果表明,随超声振动时间的延长、分散剂浓度及pH值的增加,纳米CuO颗粒的分散性均出现先增后降的变化规律;纳米CuO颗粒的分散存在一个最佳超声振动时间、分散剂质量分数和pH值。纳米CuO在悬浮液中的最佳分散工艺条件为:超声振动时间1.5 h,pH=8,wSDBS=0.06%。     

碳纳米管吸热黑液流分散稳定性研究

以碳纳米管为分散相材料,以乙二醇水溶液为分散介质,采用＂两步法＂可以制备出用于直接吸收式太阳集热器的新型吸热与传热循环工质——碳纳米管悬浮吸热黑液流体。该黑液流体的分散稳定性主要受到分散介质的组成、碳纳米管粒子的含量、分散剂的属性和含量、分散方式以及分散时间等因素的影响。当水乙二醇配比为2∶3、超声波分散45m in、分散剂聚丙烯酸钠浓度1.5g/L、碳纳米管加入量0.1%时,黑液流的分散稳定性是最好的,可以维持较长的时间。     

纳米流体及分散剂对重力热管性能影响试验

为了研究纳米流体及分散剂对重力热管性能的影响,对各热管的启动性能(启动时间和启动温度)以及传热性能(稳定运行时管壁温度分布和总热阻的大小)进行了测试.结果表明:纳米颗粒的添加及其物理性质对热管的启动时间有影响,添加纳米流体的热管,启动时间较传统去离子水热管明显缩短1.3~3.2 min;分散剂的添加对热管的传热性能也有影响,在高热流密度工况下,以十二烷基硫酸钠(SDS)为分散剂的热管性能明显优于以阿拉伯树胶(AG)为分散剂的纳米流体热管;添加分散剂的纳米流体热管热阻较去离子水热管降低26.4%~63.9%.     

PET/SiO_2纳米复合材料的力学性能和结晶性能研究

采用熔融共混法,将纳米二氧化硅(SiO2)添加到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中,制备出PET/SiO2纳米复合材料,并对其力学和结晶性能进行研究。结果表明,添加微量纳米SiO2能显著提高PET材料的力学性能,纳米SiO2添加量为0.2质量份数时,纳米SiO2在PET基体中分散均匀,复合材料综合力学性能最佳,与纯PET相比,PET/SiO2纳米复合材料的缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量分别提高了18%,20%,11%,14%;随着纳米SiO2添加量的增加,PET/SiO2纳米复合材料的结晶度和结晶温度有明显的提高。     

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。     

纳米CuO在水介质中分散性能的实验研究

为了解纳米CuO在水介质中分散性能,以纳米材料常用的十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵和聚乙二醇为分散剂,采用磁力搅拌和超声振荡与添加分散剂相结合的方法制备纳米CuO悬浮液,研究了磁力搅拌和超声振荡以及分散剂型与剂量对纳米CuO悬浮液分散性能的影响。结果表明:磁力搅拌和超声振荡对于纳米CuO粒子在水介质中的分散具有一定的效果,但不能明显提高悬浮液的分散稳定性,而添加一定剂量的分散剂对悬浮液的分散稳定性起着至关重要的作用。磁力搅拌30 min和超声振荡60 min与添加质量分数为0.05%的十六烷基三甲基溴化铵,对0.2%的纳米CuO悬浮液的分散稳定性效果最好。     

不同分散剂条件下氧化铜纳米颗粒的稳定性研究

纳米流体作为新型传热介质可以提高传热系数,而其分散性和稳定性是影响热传递的主要因素,文章讨论了影响纳米氧化铜分散性的主要因素。通过Zeta电位和粒径的测定,讨论了pH值和三种不同的分散剂(SDBS、CATB、阿拉伯胶)对氧化铜纳米流体分散性的影响。发现pH值在8左右时,SDBS、阿拉伯胶做为分散剂时纳米Al2O3悬浮液的Zeta电位绝对值较大,粒径较小;在pH值在2～3之间时,CATB做为分散剂时Al2O3纳米悬浮液的Zeta电位绝对值较大,粒径较小。其中在各个分散剂最佳pH值范围内,SDBS作为分散剂时,纳米氧化铝悬浮液的Zeta电位绝对值最大,粒径最小。     

纳米流体的制备及稳定性分析

采用"两步法"制备了Al__2O_3-水和SiO_2-水纳米流体,并分别采用十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfonate,SDS)和阿拉伯树胶(Arabic gum,AG)作为分散剂。通过圆环法测定了25℃时SDS水溶液的临界胶束浓度(critical micelle concentration,CMC)。利用悬浮物测试仪分析了纳米流体的稳定性,并着重分析比较了超声分散时间、分散剂浓度、分散剂种类对纳米流体稳定性的影响。分析结果表明:Al_2O_3纳米颗粒在超声分散3 h时具有最佳的稳定性,SiO_2纳米颗粒在超声分散5 h时获得最佳稳定性。添加阴离子表面活性剂SDS的质量分数在CMC附近时,对两种纳米流体均具有最好的稳定性,而高分子表面活性剂AG的质量分数与纳米粒子的质量分数相仿时,具有最好的稳定性。     

正辛酸-月桂酸纳米复合相变材料的蓄冷特性

针对有机相变材料导热性能差的缺点,以质量比为81∶19的正辛酸(OA)-月桂酸(LA)二元有机相变蓄冷材料为基液,分别添加不同浓度高热导率的羟基化多壁碳纳米管(MWCNT-OH)、Fe_2O_3、Al_2O_3、Cu以及分散剂SDBS,采用超声波振荡法制备纳米复合相变材料体系,从纳米粒子的种类和浓度来研究其对OA-LA蓄冷性能的影响.实验发现,随着纳米粒子质量浓度的增加,热导率先增大,而后逐渐趋于稳定.加入纳米粒子的复合材料最佳热导率大小依次为:0.1,g/LMWCNT-OH0.4,g/LFe2,O30.3,g/LAl_2O_30.3,g/LCu.OA+LA+0.1,g/L,MWCNTOH+0.2,g/L,SDBS表现出最佳蓄冷特性,其热导率提高了21.9%,,相变温度没有变化,相变潜热增加了2.9%,,相变蓄冷时间缩短了16.7%,,经过200次冻融循环测试后,仍保持适宜的相变温度和较高的相变潜热.因此,在果蔬冷链物流保鲜中有良好的应用前景.     

Cu-H_2O纳米流体的粘度研究

采用毛细管粘度计测量了Cu-H2O纳米流体的粘度,研究了pH值、分散剂加入量和纳米颗粒质量分数对纳米流体粘度的影响.结果表明在液体中添加纳米颗粒,其粘度发生了变化,但不同因素对纳米流体粘度的影响不同.在最佳pH值和分散剂加入量时,纳米颗粒质量分数对粘度的影响较大.     

Al2O3-水纳米流体的导热性能研究

采用Hotdisk热物性分析仪测量了Al2O3-H2O纳米流体的导热系数,探讨了不同pH值、分散剂浓度和纳米粒子质量分数对Al2O3-H2O纳米流体导热性能的影响。结果表明：最优化的pH值和分散剂加入量能显著提高水溶液中Al2O3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=8.0左右被选为最优化值,在0.1%Al2O3-H2O纳米流体中,0.10%SDBS被选为最优化浓度。另外,Al2O3-H2O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。     

纳米流体中HFC134a水合物的生成过程

提出制冷剂气体水合物在纳米流体中快速生成的设想,通过HFC134a气体水合物在纳米铜流体(由0.04%的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)水溶液和名义直径为25 nm的纳米铜粒子组成)中的生成实验验证了此设想.实验结果表明,与去离子水中HFC134a气体水合物的生成过程相比,纳米铜流体中SDBS是造成HFC134a气体水合物诱导时间明显缩短的主要原因,而纳米铜粒子对诱导时间的影响不大;纳米铜流体中SDBS的乳化作用和纳米铜粒子大比表面积大大促进了HFC134a在水中的溶解;纳米铜粒子的加入明显加强了HFC134a气体水合物生成过程中的传热传质,随着纳米铜粒子数的增加,HFC134a气体水合物生成过程明显缩短.     

纳米流体中气体水合物生成过程的实验研究

提出了制冷剂气体水合物在纳米流体中快速生成的设想，并通过HCFC141b气体水合物在纳米铜流体（由质量分数为0．049／6的十二烷基苯磺酸钠-6（SDBS）溶液和名义直径为25nm的纳米铜粒子组成）中的生成实验验证了此设想．实验结果表明：与去离子水中HCFC141b气体水合物的生成过程相比，纳米铜流体中的SDBS是造成HCFC141b气体水合物诱导时间明显缩短的主要原因，而纳米铜粒子对诱导时间的影响不大；纳米铜流体中汹的乳化作用和纳米铜粒子大的比表面积大大促进了HCFC141b在水中的溶解；纳米铜粒子的加入明显加强了HCFC141b气体水合物生成过程中的传热传质，随着纳米铜粒子粒子数的增加，HCFC141b气体水合物生成过程明显缩短．     

基于多相流模型的腔体内纳米流体自然对流换热数值模拟

运用多相流混合模型和单相流模型模拟了纳米流体在封闭腔体内的自然对流换热特性,将模拟结果与相应的实验值进行对比,分析了瑞利数、格拉晓夫数和纳米颗粒体积分数等物理量与努塞尔数的关系;同时,对比分析了纳米流体和纯水在水平与垂直中心截面的速度分布,以及封闭腔体内流体的温度场及流场.结果表明:基于N-S方程的单相流模型所得努塞尔数变化曲线与水的努塞尔数曲线较吻合,但不能反应纳米流体的换热特性;而基于多相流混合模型所得努塞尔数变化曲线与相应的实验结果较吻合;纳米颗粒的添加能够显著增强封闭腔体内的流体运动,有利于强化封闭腔体内流体的能量传输,起到了对流换热作用.     

含碳纳米管悬浮液的稳定性

在水中加入碳纳米管制备了含碳纳米管悬浮液(纳米流体),研究了几种典型类型的表面活性剂:十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十六烷基三甲基溴化铵(HTAB)及乳化剂OP对纳米流体稳定性的影响,通过静置和离心分离等手段研究了其稳定性,并采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品的形貌进行了表征.结果显示,未加表面活性剂时碳纳米管不能均匀地分散到水中,而添加了表面活性剂的纳米流体的稳定性大幅度提高,能够稳定存在数月,而且表面活性剂质量浓度存在一个最佳值,此时纳米流体的稳定性最好.在3种表面活性剂中非离子型表面活性剂乳化剂OP作为分散剂时碳管纳米流体的稳定性最好.     

布朗运动对Cu-水纳米流体传热效率的影响

对三角形腔内Cu-水纳米流体的稳态自然对流传热问题进行数值模拟,建立完全高精度紧致差分方法,研究纳米流体瑞利数、纳米流体体积分数和纳米颗粒布朗运动对纳米流体对流传热效率的影响。数值结果表明，对于所考虑的瑞利数，无论考虑Cu纳米颗粒的布朗运动与否，纳米流体的对流传热效率都随着纳米流体体积分数的增加而增加；同时，当考虑Cu纳米颗粒的布朗运动时，纳米流体的传热效率略高于不考虑布朗运动时纳米流体的传热效率。在此基础上，建立Cu-水纳米流体传热效率与瑞利数、纳米颗粒的体积分数之间的修正模型。     

减阻流体添加碳纳米管后的流动换热特性

提出了一种新型纳米流体的的概念,该纳米流体既有减阻流体的减阻特性,又因为添加了碳纳米管(CNT)而具有很好的的强化换热特性.探索合适的配比组分和配制工艺,试制了带有减阻特性的水基碳纳米管纳米流体(悬浮液),测定了其热物理和流变特性.试验表明,液温对减阻特性和换热特性都有强烈影响;添加CNT前后的减阻流体的减阻性能基本不变,但传热性能明显提高;使用带有减阻特性的纳米流体能够提高强制对流的综合换热特性或进一步提高纳米流体的强化传热特性.     

十二烷基苯磺酸钠-碱复合体系乳化原油实验研究

分别使用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)以及它和2种无机碱(NaOH、Na2CO3)、2种有机碱(三乙胺、乙醇胺)组成的复配体系与原油制备乳状液,采用脱水率作为主要指标分析乳状液的稳定性。SDBS和碱均存在一个最佳使用浓度,在此浓度下,SDBS和碱复配可发挥显著的协同效应,乳状液稳定性好,脱水率均低于15%。采用微观形态分析方法对相同浓度下不同含碱体系制备的乳状液进行对比分析,在碱存在的情况下,乳化油滴的粒径小、数量多且不易聚并;与SDBS-无机碱体系相比,SDBS-有机碱体系对原油的乳化效果较好。