Nanovloeistof: 17 belangrijke verklaringen

De volgende inhoud wordt in dit artikel uitgelegd:

  • Nanofluid-definitie | wat is nanovloeistof?
  • Wat is basisvloeistof?
  • Hoe maak je een Nanofluid?
  • Wat is hybride nanovloeistof?
  • Gebruik van nanovloeistof | toepassingen van nanovloeistof
  • Soorten nanovloeistof en zijn populaties

Nanofluid-definitie | Wat is nanovloeistof?

nanovloeistof is een vloeistof die bestaat uit een basisvloeistof met daarin gesuspendeerde deeltjes van nanogrootte (1-100 nm). Nanodeeltjes die in dit soort onderzoeken worden gebruikt, zijn gemaakt van een metaal of metaaloxide, verhogen de geleiding en convectie, waardoor meer warmteoverdracht mogelijk is. In de afgelopen jaren heeft de snelle vooruitgang in nanotechnologie geleid tot de opkomst van nieuwe generatie koelvloeistoffen genaamd: nanovloeistof.

Laten we een voorbeeld nemen, kijk in onderstaande afbeelding. De CuO (metaaloxide) nanodeeltjes worden toegevoegd om nanovloeistof te maken met een volumefractie van 0.25% CuO. Het nanodeeltje wordt gedispergeerd in gedestilleerd water (basisvloeistof). De oppervlakteactieve natriumdodecylsulfaat (SDS) wordt aan de nanovloeistof toegevoegd voor de stabiliteit van nanodeeltjes.

Figuur 1. Nanovloeistof
CuO Nanovloeistof

Wat is basisvloeistof?

De nanodeeltjes worden gesuspendeerd in een gewone vloeibare koelvloeistof zoals gedestilleerd water, ethyleenglycol, olie, koelmiddelen, enz. Deze veelgebruikte gewone koelvloeistof staat bekend als basisvloeistof.

Het is u misschien opgevallen terwijl een monteur koelvloeistof in uw autoradiator ververst of giet. Herinner je je de kleur nog? Ja, het is groen. Die groen gekleurde vloeistof (koelvloeistof) is ethyleenglycol.

Laten we het weten over basisvloeistofolie. Het is u misschien opgevallen dat een monteur olie uit uw auto of fiets ververst. Het is smering en transmissiesysteemolie. Dit type olie kan een basisvloeistof zijn voor de bereiding van nanovloeistoffen.

Hoe maak je een Nanofluid?

                De voorbereiding van nanovloeistof kan mogelijk zijn door twee veelgebruikte methoden te volgen. Het wordt bereid door nanodeeltjes in basisvloeistof te dispergeren met a magnetisch roerder en ultrasoonapparaat, zoals weergegeven in figuur "Preparation of nanofluid: Sonicator".

                Er zijn twee soorten roerder die worden gebruikt om deeltjes in de basisvloeistof te dispergeren, de ene is de magnetische en de andere is mechanisch. Het andere laboratoriuminstrument genaamd ultrasone sonicator is ook vereist voor een goede verspreiding.

voorbereiding 1 1
Bereiding van nanovloeistof: magnetische roerder

voorbereiding 2
Bereiding van nanovloeistof: Sonicator

Tweestaps-methode

De tweestaps-procedure is de meest gebruikte methode voor het bereiden van nanovloeistof. De chemische en fysische peocesses worden gebruikt om droog poeder van nanodeeltjes te produceren.

Het poeder van deeltjes wordt toegevoegd aan de basisvloeistof. De tweede stap kan een intensieve magnetische krachtbeweging of ultrasoon roeren zijn. De tweestapsprocedure is de economische procedure om nanovloeistof in bulk te produceren, omdat de vereisten voor nanovloeistof toenemen met nieuwe toepassingen.

Gebruik van oppervlakteactieve stof in nanovloeistof

De nanodeeltjes hebben een groot oppervlak en oppervlakte-activiteit die tot aggregatie leiden. Het gebruik van een oppervlakteactieve stof is een geschikte methode om een ​​goede stabiliteit te verkrijgen. De functionaliteit van de oppervlakteactieve stoffen bij hoge temperaturen is echter ook een groot probleem, vooral voor toepassingen bij hoge temperaturen.

Eenstaps-methode

Eastman stelde een eenstaps-methode voor dampcondensatie voor. Het wordt gebruikt om Cu / ethyleenglycol (EG) nanovloeistof te bereiden om de agglomeratie van nanodeeltjes te beperken.

Door het gebruik van de eenstapsbereidingsmethode wordt voorkomen dat de deeltjes in de vloeistof worden verspreid. Er zijn een aantal functies die bij deze methode niet nodig zijn. Deze methode elimineert het drogen van deeltjes, opslag van materiaal en verspreiding. Agglomeratie is beperkt in éénstapsmethode. het verhoogt ook de stabiliteit van nanovloeistof.

Vacuümmethode - SANSS

 (volledig formulier Ondergedompeld -arc -nanodeeltjes -synthese- systeem)

Het is een van de bereidingsmethoden van nanovloeistof met een goede efficiëntie. Bij deze methode worden verschillende diëlektrische vloeistoffen gebruikt

De vorm van nanodeeltjes is als een ander type. De procedure vermijdt redelijk goed de ongewenste deeltjesaggregatie. Deze methode heeft enkele nadelen. Er is nog een reactant aanwezig in nanovloeistof.

Wat is een hybride nanovloeistof?

Een hybride materiaal is een combinatie van fysische en chemische eigenschappen van twee of meer materialen. De twee of meer nanodeeltjes worden gedispergeerd in een basisvloeistof om de gewenste eigenschappen voor individuele toepassingen te bereiken. Het maken van nanovloeistof met twee of meer vergelijkbare of verschillende nanodeeltjes is populair als hybride nanovloeistof. Het werk aan hybride nanovloeistof is niet uitgebreid gedaan.

Er zijn nog veel experimentele onderzoeken naar hybride nanovloeistoffen die nog moeten worden gedaan. De algemeen gebruikte hybride nanovloeistoffen zijn Al2O3/ Cu, Al2O3/ CNT, Cu / TiO2, CNT / Fe3O4, enz.

De hybride nanovloeistof is een nieuw onderzoeksgebied voor onderzoekers op het gebied van thermische engineering om een ​​verbeterd koelsysteem te verkrijgen.

Gebruik van nanovloeistof

                Nanovloeistof kan voor verschillende toepassingen worden gebruikt. Deze toepassingen hebben geen diepgaande invloed op de energieoverdracht, maar kunnen de basisbehoefte aan conventionele brandstof, elektrische energie of gas verminderen. Laten we een aantal belangrijke toepassingen van nanovloeistoffen lezen

Koeling van elektronische apparaten

               Het onderzoek aan de elektronica suggereert dat het gebruik van nanovloeistof een superieure warmteoverdracht kan bewerkstelligen. De dampkamer gebruikt nanovloeistof erin voor een betere warmteoverdracht.

Watermantelvloeistof in elektriciteitsgenerator

               Het beheer van de machineruimte is het grootste probleem in alle automobielen. De grootte van de component (koeling) kan alleen worden verkleind als we de warmteoverdracht van onderdelen verbeteren. De nanovloeistof is een van de opties om de prestaties van het onderdeel te verbeteren en compactheid te ontwikkelen.

Zonne-energie - thermisch energiesysteem

                Om zonnestraling te absorberen, wordt de werkvloeistof door een thermisch zonne-energiesysteem geleid. De energie geabsorbeerd door vloeistof wordt voor andere doeleinden naar de warmtewisselaar gestuurd. De zonne-energie energie geabsorbeerd door werkvloeistof wordt over het algemeen overgebracht naar de warmtewisselaar voor andere toepassingen.

Koelolie in transformator

                De transformator is een elektrisch apparaat voor krachtoverbrenging. De gegenereerde warmte in de transformator wordt geabsorbeerd door olie. Als we nanodeeltjes toevoegen aan koelolie. De prestaties van de transformator kunnen worden verbeterd.

Ander gebruik van nanovloeistof op het gebied van verbetering van de warmteoverdracht:

Koelproces

                Het koelproces werkt aan verschillende thermodynamische cycli. De werkvloeistof in dit proces is koelmiddel. De thermische eigenschappen van sommige koelmiddelen kunnen worden verbeterd door nanodeeltjes te gebruiken.

Koeling systeem van kernenergie

                De enorme hoeveelheid warmte wordt geproduceerd bij de kernsplijting. Het is vereist om het systeem goed te koelen. De nanovloeistof is een geavanceerde vloeistof die kan worden gebruikt in een nucleair koelsysteem.

Soorten nanovloeistof

De soorten nanovloeistoffen zijn afhankelijk van het gebruik van verschillende soorten nanodeeltjes en basisvloeistoffen. Er zijn drie soorten nanodeeltjes, zoals puur metaal, metaaloxide en op carbide gebaseerde nanodeeltjes. Deze deeltjes worden gedispergeerd in verschillende soorten basisvloeistoffen zoals water, water / ethyleenglycol, olie, ethyleenglycol, enz.

Puur metaalMetaaloxidenCarbide
AlAl2O3Diamond
CuCuOgrafiet
FeFe2O3, Fe3O4Enkelwandige nanobuis
AgAg2OMeerwandige nanobuisjes
ZnZnO 
TiTiO2 

Eigenschappen van nanovloeistof

Thermische geleidbaarheid is een van de vitale eigenschappen met betrekking tot warmteoverdracht voor nanovloeistof. Het is een hoge thermische geleidbaarheid in vergelijking met standaard koelvloeistof, het is een essentiële eigenschap voor veel toepassingen. Het gebruik van koperen nanodeeltjes met ethyleenglycol resulteert in een toename van de thermische geleidbaarheid met 40% in vergelijking met de basisvloeistof.

Alle processen geven aan dat thermische geleidbaarheid essentieel is voor een goed koelsysteem in alle apparaten. In het koelsysteem worden een groot oppervlak en een hoge thermische geleidbaarheid toegeschreven aan deze verbetering van de warmteoverdracht.

De verhouding tussen oppervlak en volume is het belangrijkste criterium voor verbetering van de thermische geleidbaarheid. Dit rantsoen kan worden verhoogd door kleine nanodeeltjes te gebruiken. De thermische geleidbaarheid wordt verhoogd door een hogere concentratie van de deeltjes te gebruiken.

De eigenschappen zoals dichtheid, viscositeit, soortelijke warmte, thermische geleidbaarheid zijn bekend voor basisvloeistof. De eigenschappen van nanovloeistof kunnen theoretisch worden berekend door correlaties die door verschillende onderzoekers worden voorgesteld. Deze eigenschappen kunnen ook experimenteel in het laboratorium met meerdere instrumenten worden gemeten.

De dichtheid van nanovloeistof kan worden berekend met behulp van correlatie als  

\rho_{n}f=(1-\Phi)\rho_{b}f+\Phi{\rho_{p}}

Waar ρpen ρbfzijn de dichtheden van de nanodeeltjes en de basisvloeistof, respectievelijk, en фis de volumeconcentratie (% w / w) van nanodeeltjes gedispergeerd in de basisvloeistof. Volgens het idee van de sterke vloeistofcombinatie wordt de soortelijke warmte van nanovloeistof gegeven door de bijbehorende:

{ C }p_{ nf }=\quad \frac { (1-\phi ){ \rho }_{ bf }\quad { Cp }_{ bf }+\phi \quad { \rho }_{ p }{ Cp }_{ p } }{ { \rho }_{ nf } }

Waar cppen cpbf, zijn de soortelijke warmte van respectievelijk de nanodeeltjes en de basisvloeistof. De viscositeit van nanovloeistof kan worden verkregen uit de volgende vergelijking:

{\mu}_{nf}={\mu}_{bf}(1+a\phi)

Krediet Einstein 1906

 a is constant in viscositeitsvergelijking en de waarde is 14.4150 om de viscositeit te berekenen. Deze formule wordt in feite gegeven voor de Brownse beweging van deeltjes in vloeistof. Een bekende formule voor het berekenen van de thermische geleidbaarheid van nanovloeistof is het Kang-model dat wordt uitgedrukt in de volgende vorm:

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 }) }

Credit Hamilton en Crosser (1962)

Vraag en antwoorden

Wat is nanovloeistof?

Het is een voorschotvloeistof. Het wordt bereid door nanodeeltjes in de basisvloeistof te verspreiden.

Wat is basisvloeistof?

 De basisvloeistof is conventionele koelvloeistof. Het wordt gebruikt om nanovloeistof te bereiden.

Geef de voorbeelden van enkele veelgebruikte nanodeeltjes om nanovloeistof te bereiden.

De meest gebruikte nanodeeltjes zijn koper (Cu), aluminium (Al), ijzer (Fe), aluminiumoxide (Al2O3), Koperoxide (CuO), Titaniumoxide (TiO2 ), Etc.

Wat zijn veelgebruikte bereidingsmethoden van nanovloeistof?

Er zijn twee veelgebruikte methoden, zoals hieronder vermeld:

  1. Tweestaps-methode
  2. Eenstaps-methode

Wat is de stabiliteit van nanovloeistof?

De stabiliteit kan worden aangegeven als hoelang het deeltje in de basisvloeistof gedispergeerd blijft. Technisch gezien is de stabielere nanovloeistof iemand die minder sedimentatie heeft.

Wat is het gebruik van oppervlakteactieve stof bij de bereiding van nanovloeistof?

De oppervlakteactieve stof wordt gebruikt in nanovloeistof om de stabiliteit te vergroten. De meest gebruikte oppervlakteactieve stof is natriumdodecylsulfaat (SDS).

Waarom werd hybride nanovloeistof een nieuw onderzoeksonderwerp?

De individuele toepassing heeft de gewenste eigenschappen van het materiaal nodig. Om waarschijnlijke eigenschappen in nanovloeistof te krijgen, worden meer dan één nanodeeltjes aan de basisvloeistof toegevoegd.

Waarom resulteert het gebruik van nanovloeistof in een verbeterde warmteoverdracht?

De nanovloeistof is een geavanceerde vloeistof met een hogere thermische geleidbaarheid, aangezien de deeltjes met nanogrootte meer oppervlakte bieden om warmteoverdracht te geleiden.

Hoe kan nanovloeistof de grootte van de warmtewisselaar verkleinen?

De conventionele koelvloeistof die wordt gebruikt in warmtewisselaar vertoont minder warmteoverdracht in vergelijking met nanovloeistof. Het gebruik van nanovloeistof vereist een verhoudingsgewijs kleinere warmtewisselaar in vergelijking met de conventionele koelvloeistof.

Conclusie

                Dit artikel gaat over basisintroductie van nanovloeistof, bereiding van nanovloeistof, toepassing van nanovloeistof en eigenschappen van nanovloeistof. Onlangs is het vooraf koelmiddel in warmteoverdrachtstoepassingen. De reikwijdte van nanovloeistof is enorm in de huidige nanotechnologiewereld. De nanovloeistof en zijn toepassingen kunnen een goed onderwerp zijn voor studenten en onderzoekers voor projectwerk.

Raadpleeg voor meer informatie hierover klik hier

Meer onderwerp met betrekking tot Nanofluid en warmteoverdracht, alstublieft klik hier

Laat een bericht achter