不同形貌二氧化鈦納米流體的制備及其熱物性能研究.pdf

1、納米流體是一種含有納米級尺寸固體顆粒的懸浮液，是一種新型的高效傳熱介質。與傳統(tǒng)的傳熱介質相比，其具有很高的導熱性能，應用于換熱設備里可以提高設備傳熱效率，滿足換熱系統(tǒng)高負荷的要求。作為目前國內外傳熱領域的研究熱點之一，納米流體的研究開發(fā)將會給熱工工程領域帶來新的發(fā)展，將豐富強化傳熱內容，不僅在理論上將具有較高的學術價值，對實際工程應用亦有很重要的指導作用，同時對于我國實現(xiàn)節(jié)能減排、促進保護環(huán)境具有更重要意義。本文以不同形貌二氧化鈦納米流

2、體為研究對象，研究了納米流體的制備過程，分析了不同形貌納米流體的導熱性能、粘度和潤濕性等熱物性能。
　　本研究主要內容包括：⑴利用水熱法，成功制備出棒狀(金紅石相，200nm，(Φ)30nm)、菱形(銳鈦礦，105nm×15nm)和片狀(銳鈦礦，110nm×12nm)三種形貌質量分數(shù)為0.05wt.％～0.4wt.％的二氧化鈦納米流體，掌握了其制備工藝過程，并探究反應物濃度、反應時間和反應溫度對棒狀二氧化鈦納米顆粒形貌與晶型的影響

3、，發(fā)現(xiàn)低濃度、長時間和高溫度的反應條件有利于棒狀顆粒的長大和晶體晶化程度的提高。⑵對三種形貌二氧化鈦納米流體的導熱系數(shù)進行實驗研究，分析了溫度、質量分數(shù)、顆粒形貌和晶型對二氧化鈦納米流體導熱系數(shù)的影響，并進一步將實驗值與經(jīng)驗模型計算值進行對比。研究發(fā)現(xiàn)，納米流體導熱系數(shù)隨著溫度升高和質量分數(shù)的增大而增大，與基液相比，導熱系數(shù)最大增大49.10％，銳鈦礦相二氧化鈦納米流體導熱系數(shù)比金紅石相納米流體導熱系數(shù)大3.28％～4.47％，片狀納米

4、流體導熱系數(shù)比菱形納米流體導熱系數(shù)大2.39％。同時，實驗結果可以與Sharma模型計算值相吻合，誤差范圍為2.15％～5.13％，表明可以用Sharma模型預測納米流體的導熱系數(shù)。⑶對三種形貌二氧化鈦納米流體的粘度進行系統(tǒng)研究，探究了溫度、質量分數(shù)、顆粒形貌和晶型對納米流體粘度的影響，并進一步將實驗值與經(jīng)驗模型計算值進行對比。結果表明，納米流體的粘度隨著質量分數(shù)的增大而增大，隨著溫度的升高而降低，與基液相比，粘度最大增大19.73％，

5、銳鈦礦相二氧化鈦納米流體粘度比金紅石相納米流體粘度大2.5％，片狀納米流體粘度比菱形納米流體粘度稍大。Bobbo模型可以準確計算質量分數(shù)較高的納米流體的粘度值，其最小誤差僅為0.19％。⑷對三種形貌二氧化鈦納米流體的潤濕性進行研究，并探究溫度、質量分數(shù)、顆粒形貌和晶型對納米流體潤濕性的影響。結果表明：納米流體表面張力隨著溫度升高和質量分數(shù)的增大而減小，與基液相比，表面張力最大降低16.95％，銳鈦礦相二氧化鈦納米流體表面張力比金紅石相納