磁性納米流體的制備及強(qiáng)化傳熱性能的研究.pdf

1、納米流體作為一種新型的傳熱介質(zhì)，近年受到了廣泛而深入的研究。所謂納米流體是指將納米粒子分散到液相（如：水、乙二醇、機(jī)油等）中形成的均一、穩(wěn)定的懸浮液。納米流體因其強(qiáng)化了液相的傳熱性能，在光熱太陽能換熱、發(fā)動機(jī)的冷卻以及電子芯片的散熱等傳熱應(yīng)用領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用前景，含磁性納米粒子的磁性納米流體，不僅具有較好的強(qiáng)化傳熱性能，還具備磁場響應(yīng)能力。
　　 納米粒子較以前的微米級粒子作為分散相分散到液相中更加穩(wěn)定，但是由于粒子表面電荷、

2、基團(tuán)以及團(tuán)聚等因素，還是不利于長時間的靜置。制備均一、穩(wěn)定的納米流體是其強(qiáng)化傳熱實(shí)際應(yīng)用的前提，納米粒子的加入，改善了液相的導(dǎo)熱系數(shù)及對流換熱系數(shù)，改變了液相的流變行為。本文就磁性納米流體的制備，磁性納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)、對流換熱系數(shù)以及其流變行為進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)果如下：
　　 l、含γ-Fe203納米顆粒的磁性納米流體的制備及導(dǎo)熱系數(shù)的研究
　　 乙二醇(EG)體系、去離子水(DW)體系及混合液(45vol.％E

3、G+55vol.％DW)體系下，當(dāng)固相體系分?jǐn)?shù)在2.0 vol.％時，納米流體導(dǎo)熱系數(shù)較基液提高值分別為3.1％、8％、3.7％，EG體系的納米流體，在γ-Fe203的體積份額為5.0vol.％時，其導(dǎo)熱系數(shù)較基液提高約12％；另外，實(shí)驗研究表明溫度對納米流體導(dǎo)熱系數(shù)基本上沒有影響。
　　 磁場對磁性納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)的影響非常明顯，結(jié)果表明，對于2.0 vol.％的γ-Fe203/DW體系，不加磁場時導(dǎo)熱系數(shù)較基液提高僅3.7

4、％，而同樣的體積分?jǐn)?shù)下，當(dāng)外加磁場強(qiáng)度為550 Gauss時，導(dǎo)熱系數(shù)提高23.3％。
　　 2、含核殼結(jié)構(gòu)磁性納米粒子的納米流體的制備及導(dǎo)熱系數(shù)研究
　　 將聚合物PMMA，成功包裹在納米粒子的表面，包裹層的厚度約為5nm，包裹后的納米粒子，能在汽車發(fā)動機(jī)冷卻液3GS油中形成較好的分散。磁性納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)測試表明，隨著納米粒子的加入，納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)隨之增加，在2.0vol.％時，納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)增加7％；在外

5、加磁場的條件下，磁性納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)有了明顯的增加：2.0 vol.％的納米流體，在磁場為770Gauss下，導(dǎo)熱系數(shù)較基液增加21.8％。
　　 3、磁性納米流體熱輸運(yùn)性質(zhì)研究
　　 研究了混合液以及EG為基液的磁性納米流體的粘度。磁性納米流體的粘度隨著溫度的增加，粘度值出現(xiàn)較快的降低；當(dāng)固相體積分?jǐn)?shù)增加，其粘度值也隨之而增加。當(dāng)溫度高于250c時，粘度值迅速降低，且降低的幅度非常大；相反，當(dāng)溫度低于250C時，隨著