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中国机械工程 2007年第23期18卷 2806-2809页

作者：凌智勇丁建宁杨继昌范真刘勇江苏大学镇江212013

采用混合法配制了铜纳米粒子质量分数分别为1％和2％的铜-水纳米流体，通过添加相同质量分数的十二烷基苯磺酸钠分散剂并施加超声振动，使纳米流体的粒子稳定悬浮时间达30-40h。实验研究了所配制的纳米流体在压力驱动下流经直径分别为25... 详细信息

采用混合法配制了铜纳米粒子质量分数分别为1％和2％的铜-水纳米流体，通过添加相同质量分数的十二烷基苯磺酸钠分散剂并施加超声振动，使纳米流体的粒子稳定悬浮时间达30-40h。实验研究了所配制的纳米流体在压力驱动下流经直径分别为25μm和50μm的不同长度微圆管道的流动特性，并与蒸馏水流动特性及理论估算值进行了对比，发现纳米流体流量-压力特性基本呈线性关系，与理论估算值存在一定偏差，这主要是由尺度效应等所致。

关键词：铜纳米流体稳定性微管道流动特性

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硫醇修饰铜纳米流体辐射与导热特性研究

硫醇修饰铜纳米流体辐射与导热特性研究

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作者：赵翊帆太原理工大学

学位级别：硕士

纳米流体指的是将金属或非金属粉体（粒径通常为1-100 nm）加入到传统换热介质内,采用一定的方式使颗粒稳定分散制得的均匀流体。现有研究结论证实纳米流体具有优于纯液体的换热能力,目前已经在新能源、化工、快速冷却、航空航天、医疗... 详细信息

纳米流体指的是将金属或非金属粉体（粒径通常为1-100 nm）加入到传统换热介质内,采用一定的方式使颗粒稳定分散制得的均匀流体。现有研究结论证实纳米流体具有优于纯液体的换热能力,目前已经在新能源、化工、快速冷却、航空航天、医疗、电子等领域得到了广泛应用。直接吸收式太阳能集热系统是一种新型高效的太阳能利用方式,主要利用管道内的集热介质吸收太阳辐射能量并转换为热能,再将热能传递给水或其他使用工质,用于工业生产或日常使用,纳米流体具有独特的光热特性,理论上适合在直接吸收式太阳能系统中应用。本文以甲苯和正十烷为基础流体,经过十二烷基硫醇表面修饰的铜纳米颗粒为固相,制备了稳定分散的铜纳米流体,并通过实验研究了铜纳米流体的稳定性、辐射特性与导热特性,为铜纳米流体投入生产生活应用提供理论依据。本文采用“两步法”制备铜纳米流体,为改善铜纳米颗粒的油溶性与稳定性,使用十二烷基硫醇对铜纳米颗粒进行表面修饰,再通过快速搅拌与超声振荡使纳米颗粒在基液中均匀分散,经过静置沉降实验与分光光度实验发现,本文制备的铜纳米流体在稳定环境中能够分散一周以上。纳米流体温度、超声分散时间、纳米流体浓度、表面修饰作用四个因素对纳米流体稳定性有较大影响,随着温度和浓度升高,纳米流体稳定性恶化;超声振荡3 h时纳米流体稳定性最佳,超声分散时间过短或过长都会导致流体稳定性恶化;未经表面修饰后的铜纳米颗粒难以在非极性液体中分散,经超声分散后24 h内即重新团聚沉降,而经过表面修饰后铜纳米流体稳定性改善十分可观。通过实验测试铜-甲苯纳米流体和铜-正十烷纳米流体在可见-近红外波长范围内的透射率和吸光度,研究体积分数、粒径、光程三个因素对纳米流体辐射特性的影响。实验结果显示纳米流体辐射吸收能力随体积分数的增加而增强,体积分数为0.30%的铜纳米流体在实验测量波长范围内透射率接近于零;纳米颗粒粒径越大,散射作用越强,纳米流体透射率越小;测试光程越长,入射光在纳米流体中的运动距离越长,穿过纳米流体的辐射强度越弱,透射率越小。整体上来看,加入铜纳米颗粒后甲苯与正十烷的辐射吸收能力大大增强,铜纳米流体在可见与近红外波段范围内的辐射特性较好。本文采用瞬态热丝探针法测量铜纳米流体在不同实验条件下的导热系数值,分析影响纳米流体导热系数的因素,实验结果显示加入铜纳米颗粒后流体导热系数明显提高,这是因为铜纳米颗粒具有远高于基液的导热系数值;流体温度与浓度两个因素对纳米流体导热系数影响程度较大,但温度与浓度过高会导致纳米颗粒团聚速率增大,使纳米流体稳定性恶化;铜纳米颗粒粒径越小,相同体积分数下换热面积越大,粒子布朗运动速率越快,导热系数增加,但本文中研究的铜纳米流体体积分数较低（0.05%-0.30%）,粒径对纳米流体导热系数的影响作用较小;纳米颗粒表面修饰作用能够改善铜纳米流体在较高温度下（高于50°C）的稳定性,因此经过十二烷基硫醇表面修饰的铜纳米流体在较高温度下的导热系数高于未经表面修饰的铜纳米流体。分别使用Maxwell模型、Y＆C模型、Kumar模型和Prasher模型计算了不同体积分数铜纳米流体的导热系数值,并与实验数据进行对比,发现Prasher模型计算结果与实验值之间相差较小,证明纳米颗粒粒径、形状、浓度及流体微对流作用等因素对纳米流体导热系数有一定影响,但纳米流体强化换热机理仍需更加深入的研究。

关键词：铜纳米流体稳定性辐射特性导热特性模型计算

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一步法制备铜基导热油纳米流体导热与黏度特性研究

一步法制备铜基导热油纳米流体导热与黏度特性研究

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作者：朱杰伟太原理工大学

学位级别：硕士

纳米流体是指一种将粒径小于100 nm的金属或非金属固体颗粒以一定比例和方法分散到基液中形成稳定悬浮液的强化传热介质。作为一种新型的传热流体,纳米流体相较于基液具有优越的传热性能,在热能工程领域有很好的应用潜力。其已经在光热... 详细信息

纳米流体是指一种将粒径小于100 nm的金属或非金属固体颗粒以一定比例和方法分散到基液中形成稳定悬浮液的强化传热介质。作为一种新型的传热流体,纳米流体相较于基液具有优越的传热性能,在热能工程领域有很好的应用潜力。其已经在光热太阳能、核能、制冷、航天航空、冶金工业等众多领域得到了不同程度的应用。目前,关于纳米流体各种特性的研究仍然不足,纳米粒子的强化导热机理尚不完全清楚。因此,探寻有效方法提高纳米流体的稳定性并揭示其各种特性的机理研究,是实现纳米流体可持续应用的一个有意义课题。本文以导热油为基液,金属铜为固相,十二烷基硫醇为分散剂,制备铜导热油纳米流体,在此基础上,对其稳定性、导热特性和黏度特性进行实验研究,为其在工程中的实际应用提供依据。本文基于两相合成原理,十二烷基硫醇为表面修饰剂,在合成导热油中采用“一步化学还原法”制备Cu/VP-1导热油纳米流体。其在室温下静置一年以上保持稳定,未出现大范围颗粒团聚。通过扫描电镜发现,铜纳米颗粒形状为近球形,平均粒径为5 nm。通过静置沉降法和分光光度法对铜导热油纳米流体的稳定性进行表征。发现分散剂种类和浓度、温度、颗粒质量分数、还原剂p H、循环加热次数、加热温度和加热时间等因素对铜导热油纳米流体稳定性有较大影响:相对于其他的分散剂,十二烷基硫醇为最佳的表面修饰剂。分散剂浓度过高或过低都会导致纳米流体稳定性变差,最佳的分散剂体积浓度为0.50%。纳米流体制备过程中还原剂p H在3～5时,流体稳定性最好。温度升高和铜纳米颗粒含量的增加,都会导致流体稳定性急速恶化。循环加热次数和加热时间的提高,也会降低铜导热油纳米流体稳定性。使用DRE-2B导热系数仪测量Cu/VP-1导热油纳米流体导热系数。通过实验研究颗粒质量分数、温度、分散剂浓度、循环加热等因素对纳米流体导热系数的影响。研究发现:在导热油基液中加入Cu纳米颗粒能够有效增强导热油的导热系数,并且随着颗粒质量分数的增加而增加。温度升高,纳米流体导热系数增大。在纳米流体中添加一定量的十二烷基硫醇能有效增强铜纳米流体导热系数,十二烷基硫醇的浓度为0.5%时,纳米流体导热系数的提高最为明显;铜纳米流体的循环加热会导致纳米流体导热系数的降低,但是影响程度不大,没有出现严重的导热性能衰减。使用Maxwell、H&C、Davis、LuLin模、Kumar和Prasher等多个模型分别计算30°C下不同体积分数的铜纳米流体导热系数。结果发现Prasher模型的计算值在低体积分数时(≤0.05%)时与实验值比较接近,当体积分数过高时,模型计算结果出现偏差,但其偏差值始终小于2.0%。实验使用数显旋转黏度计,测量Cu/VP-1导热油纳米流体黏度。实验研究颗粒质量分数、温度、分散剂浓度等因素对Cu/VP-1导热油纳米流体黏度的影响。研究发现:在导热油基液中加入Cu纳米颗粒增大了导热油黏度,并且随着颗粒质量分数的增加呈线性增加。温度升高,会导致纳米流体黏度呈指数下降趋势。纳米颗粒质量分数的增加使Cu/VP-1导热油纳米流体的黏度相对增加,不影响黏度随温度变化的趋势。当十二烷基硫醇的浓度增加时,纳米流体黏度升高。十二烷基硫醇浓度取在0.75%～1.0%之间最为适宜。使用Einstein模型、Brinkman模型、Wang模型、Corcione模型计算30°C下不同体积分数铜纳米流体黏度。结果发现这些理论模型的黏度预测值远小于实验值,传统的黏度理论预测模型不能准确预测Cu/VP-1导热油纳米流体的黏度。结合实验数据对已有的黏度计算公式进行拟合和修正,提出适用于Cu/VP-1导热油纳米流体黏度模型的关系式。

关键词：铜纳米流体稳定性导热特性黏度模型计算

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纳米铜粉在太阳能集热器循环工质中的分散

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有色金属 2010年第1期62卷 22-26页

作者：毛凌波张仁元柯秀芳广东工业大学材料与能源学院广州510090

以阿拉伯树胶和六偏磷酸钠为分散剂,以乙二醇水溶液为分散介质,采用球磨分散法制备用作太阳能集热器循环工质的铜纳米流体。通过分光光度法和沉降法研究分散剂含量和球磨时间等因素对铜纳米流体稳定性的影响。结果表明,阿拉伯树胶和六... 详细信息

以阿拉伯树胶和六偏磷酸钠为分散剂,以乙二醇水溶液为分散介质,采用球磨分散法制备用作太阳能集热器循环工质的铜纳米流体。通过分光光度法和沉降法研究分散剂含量和球磨时间等因素对铜纳米流体稳定性的影响。结果表明,阿拉伯树胶和六偏磷酸钠均能有效的分散铜纳米颗粒,得到均匀、稳定的铜纳米流体。当用阿拉伯树胶作分散剂时,质量分数为0.25%、球磨时间为6h时,分散效果最佳。用六偏磷酸钠作分散剂,质量分数为0.1%、球磨时间为2h时,分散效果最佳。阿拉伯树胶对铜纳米颗粒的稳定分散作用主要是通过空间位阻机制来实现的,而六偏磷酸钠对铜纳米颗粒的稳定分散作用则主要是通过静电稳定机制来实现的。

关键词：金属材料铜纳米流体乙二醇水溶液球磨分散剂稳定性

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