Al2O3-H2O納米流體的粘度與流動(dòng)特性研究.pdf

1、納米流體是一種新穎高效的能量輸運(yùn)工質(zhì)，它是通過(guò)在純液體中添加納米級(jí)金屬或非金屬粒子，并輔以超聲振動(dòng)等方式制備而成的。由于其本身具有極為優(yōu)異的換熱性能，納米流體在汽車(chē)、航空航天、生物、醫(yī)學(xué)、化工、微/納機(jī)電系統(tǒng)(MEMS/NEMS)、電力等諸多領(lǐng)域中正迅速得以推廣。然而納米流體存在一些不足，如分散穩(wěn)定性難以長(zhǎng)久維持、其粘度特性和流動(dòng)特性與基液之間存在明顯差別等，上述問(wèn)題在很大程度上制約了納米流體的應(yīng)用。論文以Al2O3-H2O納米流體作為

2、研究對(duì)象，系統(tǒng)探究了其分散穩(wěn)定性與具體制備過(guò)程，并對(duì)其粘度特性和流動(dòng)特性等方面展開(kāi)了深入的研究。
　　首先，采用物理分散與化學(xué)分散相結(jié)合的方法實(shí)驗(yàn)探究了Al2O3-H2O納米流體的分散性能，并通過(guò)重力沉降觀測(cè)和測(cè)試濁度等方式對(duì)其穩(wěn)定性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明:在制備Al2O3納米流體時(shí)，采取時(shí)長(zhǎng)為1小時(shí)的連續(xù)性超聲振動(dòng)，同時(shí)控制磁力攪拌時(shí)長(zhǎng)為0.5小時(shí)并處于高速攪拌和20℃的水浴加熱，然后使用陰離子型表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDB

3、S)作為分散劑，可以制得分散穩(wěn)定性較佳的Al2O3納米流體。
　　其次，實(shí)驗(yàn)探究了分散劑、體積分?jǐn)?shù)以及溫度等因素對(duì)Al2O3-H2O納米流體粘度和相對(duì)粘度的影響。結(jié)果表明:僅當(dāng)SDBS的體積分?jǐn)?shù)低于2％時(shí)Al2O3納米流體的粘度所受的影響很小可以忽略，反之則不能忽略。隨著Al2O3粒子體積分?jǐn)?shù)φ的增加，納米流體粘度和相對(duì)粘度均出現(xiàn)增大的趨勢(shì)，T=50℃時(shí)，φ=1％與φ=0.1％相比的最大增幅分別為32.8％、32.6％;而隨著溫度

4、的升高，粘度近似以指數(shù)函數(shù)形式遞減，φ=0.1％的最大減幅達(dá)到38.9％，但相對(duì)粘度與溫度之間并不存在明顯的函數(shù)關(guān)系。此外，系統(tǒng)經(jīng)24小時(shí)溫度為50℃的恒溫加熱，Al2O3納米流體粘度會(huì)發(fā)生變化，而具體的變化情況與納米粒子的添加量有關(guān)，值得注意的是冷卻后再加熱其粘度會(huì)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象。
　　最后，采用實(shí)驗(yàn)手段并結(jié)合數(shù)值模擬方法對(duì)Al2O3-H2O納米流體在微圓直管道中的流動(dòng)特性進(jìn)行了深入研究。結(jié)果表明:模擬得到的水和納米流體的體積流量