Die volgende inhoud word in hierdie artikels verduidelik:
- Nanovloeistofdefinisie | wat is nanovloeistof?
- Wat is basisvloeistof?
- Hoe maak jy 'n nanovloeistof?
- Wat is hibriede nanovloeistof?
- Gebruike van nanovloeistof | toepassings van nanovloeistof
- Tipes nanovloeistof en sy eienskappe
Nanovloeistofdefinisie | Wat is nanovloeistof?
Nanovloeistof is vloeistof wat bestaan uit 'n basisvloeistof met nanogrootte deeltjies (1–100nm) daarin gesuspendeer. Nano-deeltjies wat in hierdie tipe studies gebruik word, is gemaak van 'n metaal- of metaaloksied, verhoog geleiding en konveksie, wat meer hitte-oordrag moontlik maak. In die afgelope paar jaar het hoëspoedvordering in nanotegnologie die opkoms van nuwe generasie koelmiddels gemaak nanovloeistof.
Kom ons neem 'n voorbeeld, kyk na die figuur hieronder. Die CuO (metaaloksied) nanopartikels word bygevoeg om nanovloeistof te maak met 'n volumefraksie van 0.25% CuO. Die nanopartikel word in gedistilleerde water (basisvloeistof) versprei. Die oppervlakaktiewe middel natriumdodesielsulfaat (SDS) word by die nanovloeistof gevoeg vir die stabiliteit van nanopartikels.
Wat is basisvloeistof?
Die nanopartikels word in een of ander gewone vloeibare koelmiddel gesuspendeer soos gedistilleerde water, etileenglikol, olie, koelmiddels, ens. Hierdie wyd gebruikte gewone koelmiddel staan bekend as basisvloeistof.
Jy het dalk opgemerk terwyl werktuigkundige verander of koelmiddel in jou motorverkoeler gegooi het. Onthou jy sy kleur? Ja, dit is groen. Daardie groen gekleurde vloeistof (koelmiddel) is etileenglikol.
Kom ons weet oor basisvloeibare olie. Jy het dalk opgemerk dat werktuigkundige olie uit jou motor of fiets verander. Dit is smeer- en transmissiestelselolie. Hierdie tipe olie kan basisvloeistof vir nanovloeistofvoorbereiding wees.
Hoe maak jy 'n nanovloeistof?
Die voorbereiding van nanovloeistof kan moontlik wees deur twee algemeen gebruikte metodes te volg. Dit word voorberei deur nanopartikels in basisvloeistof te versprei met 'n magnetiese roerder en sonicator, soos getoon in figuur "Voorbereiding van nanovloeistof: Sonicator".
Daar is twee tipes roerder wat gebruik word om deeltjies in basisvloeistof te versprei, een is die magnetiese en 'n ander is meganies. Die ander laboratoriuminstrument genaamd ultrasoniese sonicator word ook benodig vir behoorlike verspreiding.
Tweestap-metode
Die twee-stap prosedure is die mees gebruikte metode vir die voorbereiding van nanovloeistof. Die chemiese en fisiese peocesses word gebruik om droë poeier van nanopartikels te produseer.
Die poeier van deeltjies word by die basisvloeistof gevoeg. Die tweede stap kan intensiewe magnetiese kragroering of ultrasoniese roering wees. Die tweestap-prosedure is die ekonomiese prosedure om nanovloeistof op grootmaat te vervaardig omdat die nanovloeistofbehoeftes toeneem met nuwe toepassings.
Gebruik van oppervlakaktiewe middel in nanovloeistof
Die nanopartikels het 'n groot oppervlakte en oppervlakaktiwiteit wat tot aggregaat lei. Die gebruik van oppervlakaktiewe middel is 'n gerieflike metode om goeie stabiliteit te kry. Die benattingsmiddels se funksionaliteit onder hoë temperature is egter ook 'n groot kwessie, veral vir hoë-temperatuur toepassings.
Een-stap metode
Eastman het 'n eenstap-metode van dampkondensasie voorgestel. Dit word gebruik voorberei Cu/ethylene glycol (EG) nanovloeistof om die agglomerasie van nanopartikels te beperk.
Die gebruik van een-stap voorbereiding metode vermy verspreiding van die deeltjies in die vloeistof. Daar is 'n paar funksies wat nie in hierdie metode benodig word nie. Hierdie metode skakel uitdroog van deeltjies, berging van materiaal en verspreiding uit. Agglomerasie word beperk in een-stap metode. dit verhoog ook die stabiliteit van nanovloeistof.
Vakuum metode – SANSS
(volle vorm Ondergedompelde -boog-nanodeeltjie-sintese- sisteem)
Dit is een van die voorbereidingsmetodes van nanovloeistof met goeie doeltreffendheid. Verskillende diëlektriese vloeistof word in hierdie metode gebruik
Die vorm van nanopartikels is soos verskillende tipes. Die prosedure vermy die ongewenste deeltjie-aggregasie redelik goed. Daar is 'n paar nadele van hierdie metode. Daar is 'n mate van reaktant wat in nanovloeistof teenwoordig is.
Wat is 'n hibriede nanovloeistof?
'n Hibriede materiaal is 'n kombinasie van fisiese en chemiese eienskappe van twee of meer materiale. Die twee of meer nanopartikels word in 'n basisvloeistof versprei om gewenste eienskappe vir individuele toepassings te bereik. Die maak van nanovloeistof met twee of meer soortgelyke of verskillende nanopartikels is gewild as hibriede nanovloeistof. Die werk aan hibriede nanovloeistof word nie omvattend gedoen nie.
Daar is baie eksperimentele studies oor hibriede nanovloeistof wat nog gedoen moet word. Die algemeen gebruikte hibriede nanovloeistowwe is Al2O3/Cu, Al2O3/CNT, Cu/TiO2, CNT/Fe3O4, ens.
Die hibriede nanovloeistof is 'n nuwe navorsingsarea vir termiese ingenieursnavorsers om verbeterde verkoelingstelsel te verkry.
Gebruik van nanovloeistof
Nanovloeistof kan vir verskeie verskillende toepassings gebruik word. Hierdie gebruike beïnvloed nie energie-oordrag deeglik nie, dit kan die basiese behoefte aan konvensionele brandstof, elektriese energie of gas verminder. Kom ons lees 'n paar belangrike toepassings van nanovloeistowwe
Elektroniese toestelle verkoeling
Die navorsing wat oor die elektronika gaan, dui daarop dat die gebruik van nanovloeistof uitstekende hitte-oordrag kan verrig. Die dampkamer gebruik nanovloeistof daarin vir beter hitte-oordrag.
Baadjie-water vloeistof in elektrisiteit kragopwekker
Die bestuur van masjinerieruimte is die hoofprobleem in alle motorvoertuie. Die grootte van komponent (verkoeling) kan slegs verminder word as ons hitte-oordragprestasie van dele verbeter. Die nanovloeistof is die een van die opsies om werkverrigting van onderdeel te verbeter en kompaktheid te ontwikkel.
Sonenergie – termiese energiestelsel
Om sonstraling te absorbeer, word die werkende vloeistof deur sontermiese energiestelsel gegaan. Die energie wat deur vloeistof geabsorbeer word, word vir ander doeleindes na die hitteruiler gestuur. Die sonenergie wat deur werkvloeistof geabsorbeer word, word gewoonlik na die hitteruiler oorgedra vir ander toepassings.
Koelolie in Transformer
Die transformator is kragoordrag elektriese toerusting. Die hitte wat in die transformator gegenereer word, word deur olie geabsorbeer. As ons nanopartikel in koelolie byvoeg. Die werkverrigting van transformator kan verbeter word.
Ander gebruik van nanovloeistof op die gebied van hitte-oordragverbetering:
Verkoelingsproses
Die verkoelingsproses werk op verskillende termodinamiese siklusse. Die werkvloeistof in hierdie proses is koelmiddel. Die termiese eienskappe van sommige koelmiddels kan verbeter word deur nanopartikels te gebruik.
Verkoeling stelsel van kernenergie
Die groot hoeveelheid hitte word in die kernsplyting geproduseer. Dit is nodig om behoorlike verkoeling na die stelsel te reël. Die nanovloeistof is voorafvloeistof wat in kernverkoelingstelsels gebruik kan word.
Tipes nanovloeistof
Die tipes nanovloeistof is afhanklik van die gebruik van verskillende tipes nanopartikels en basisvloeistowwe. Daar is drie tipes nanopartikels, soos suiwer metaal, metaaloksied en karbied-gebaseerde nanopartikels. Hierdie deeltjies word versprei in verskeie keuses van basisvloeistowwe soos water, water/etileenglikol, olie, etileenglikol, ens.
| Suiwer metaal | Metaaloksiede | metaal |
| Al | Al2O3 | Diamond |
| Cu | CuO | grafiet |
| Fe | Fe2O3, Fe3O4 | Enkelmuur nanobuis |
| Ag | Ag2O | Meerwandige nanobuise |
| Zn | ZnO | |
| Ti | Oom2 |
Eienskappe van nanovloeistof
Termiese geleidingsvermoë is een van die belangrike eienskappe wat verband hou met hitte-oordrag vir nanovloeistof. Dit is 'n hoë termiese geleidingsvermoë in vergelyking met standaard koelvloeistof, dit is 'n noodsaaklike eienskap vir baie toepassings. Gebruik van kopernanodeeltjies met etileenglikol lei tot 'n toename in termiese geleidingsvermoë met 40% in vergelyking met die basisvloeistof.
Alle prosesse dui aan dat termiese geleidingsvermoë basies is vir behoorlike verkoelingstelsel in enige toestelle. In die verkoelingstelsel word 'n groot oppervlakte en hoë termiese geleidingsvermoë aan hierdie hitte-oordragverbetering toegeskryf.
Die verhouding van oppervlakte en volume is hoofkriteria vir die verbetering van termiese geleidingsvermoë. Hierdie rantsoen kan verhoog word deur klein grootte nanopartikels te gebruik. Die termiese geleidingsvermoë word verhoog deur die gebruik van hoër konsentrasie van die deeltjies.
Die eienskappe soos digtheid, viskositeit, spesifieke hitte, termiese geleidingsvermoë is bekend vir basisvloeistof. Die eienskappe van nanovloeistof kan teoreties bereken word deur korrelasies wat deur verskeie navorsers voorgestel word. Hierdie eienskappe kan ook eksperimenteel in die laboratorium met verskeie instrumente gemeet word.
Die digtheid van nanovloeistof kan bereken word deur gebruik te maak van korrelasie as
[latex]\rho_{n}f=(1-\Phi)\rho_{b}f+\Phi{\rho_{p}}[/latex]
Waar ρpen ρbfis onderskeidelik die nanopartikels se digthede en basisvloeistof, en фis die volumekonsentrasie (% w/w) van nanopartikels wat in die basisvloeistof versprei is. Soos per die idee van die sterk vloeistof kombinasie, word die spesifieke hitte van nanovloeistof gegee deur die meegaande:
[latex]{ C }p_{ nf }=\quad \frac { (1-\phi ){ \rho }_{ bf }\quad { Cp }_{ bf }+\phi \quad { \rho }_{ p }{ Cp }_{ p } }{ { \rho }_{ nf } }[/latex]
Waar cppen cpbf, is die spesifieke hitte van die nanopartikels en basisvloeistof onderskeidelik. Die viskositeit van nanovloeistof kan verkry word uit die volgende vergelyking:
[latex]{\mu}_{nf}={\mu}_{bf}(1+a\phi)[/latex]
Krediet Einstein 1906
a is konstant in viskositeitsvergelyking en sy waarde is 14.4150 om viskositeit te bereken. Hierdie formule word basies gegee vir Brownse beweging van deeltjies in vloeistof. Een bekende formule vir die berekening van die termiese geleidingsvermoë van nanovloeistof is die Kang-model wat in die volgende vorm uitgedruk word:
[latex]K_{ nf }=\quad { K }_{ bf }\frac { { K }_{ p }+(n-1){ K }_{ bf }-\phi \quad (n-1) \quad ({ K }_{ bf }-{ K }_{ p }) }{ { K }_{ p }+(n-1){ K }_{ bf }+\phi\quad ({ K } _{ bf }-{ K }_{ p }) }[/latex]
Krediet Hamilton en Crosser (1962)
Vraag en antwoorde
Wat is nanovloeistof?
Dit is 'n voorafvloeistof. Dit word voorberei deur nanopartikels in die basisvloeistof te versprei.
Wat is basisvloeistof?
Die basisvloeistof is konvensionele koelvloeistof. Dit word gebruik om nanovloeistof voor te berei.
Gee die voorbeelde van 'n paar algemeen gebruikte nanopartikels om nanovloeistof voor te berei.
Die algemeen gebruikte nanopartikels is koper (Cu), aluminium (Al), yster (Fe), aluminiumoksied (Al)2O3), Koperoksied (CuO), Titaanoksied (TiO2 ), Ens
Wat is wyd gebruikte voorbereidingsmetodes van nanovloeistof?
Daar is twee metodes wat wyd gebruik word, soos hieronder genoem:
- Tweestap-metode
- Een-stap metode
Wat is die stabiliteit van nanovloeistof?
Die stabiliteit kan gestel word as hoe lank die deeltjie in die basisvloeistof versprei bly. Tegnies is die hoër stabiele nanovloeistof een wat minder sedimentasie het.
Wat is die gebruik van oppervlakaktiewe middel in die voorbereiding van nanovloeistof?
Die oppervlakaktiewe middel word in nanovloeistof gebruik om sy stabiliteit te verhoog. Die algemeen gebruikte oppervlakaktiewe middel is natriumdodesielsulfaat (SDS).
Waarom het hibriede nanovloeistof 'n nuwe navorsingsonderwerp geword?
Die individuele toepassing benodig die gewenste eienskappe van die materiaal. Om waarskynlike eienskappe in nanovloeistof te kry, word meer as een nanopartikel by die basisvloeistof gevoeg.
Waarom lei die gebruik van nanovloeistof tot verhoogde hitte-oordrag?
Die nanovloeistof is 'n gevorderde vloeistof met 'n hoër termiese geleidingsvermoë aangesien die nanogrootte deeltjies meer oppervlak verskaf om hitte-oordrag te kan uitvoer.
Hoe kan nanovloeistof die grootte van die hitteruiler verminder?
Die konvensie koelmiddel wat gebruik word in hitteruiler toon minder hitte-oordrag in vergelyking met nanovloeistof. Die gebruik van nanovloeistof vereis proporsioneel minder grootte hitteruiler in vergelyking met die konvensionele koelmiddel.
Gevolgtrekking
Hierdie artikel handel oor basiese bekendstelling van nanovloeistof, voorbereiding van nanovloeistof, toediening van nanovloeistof en eienskappe van nanovloeistof. Onlangs is dit vooraf koelmiddel in hitte-oordragtoepassings. Die omvang van nanovloeistof is groot in die huidige wêreld van nanotegnologie. Die nanovloeistof en die toepassings daarvan kan 'n goeie onderwerp wees vir studente en navorsers vir projekwerk.
Vir meer besonderhede daaroor, verwys asseblief kliek hier
Meer onderwerp wat verband hou met Nanovloeistof en hitte-oordrag, asseblief kliek hier
