封闭腔内Al_2O_3-EG纳米流体自然对流传热特性的数值研究

对梯形封闭腔内Al2O3-EG纳米流体自然对流传热进行了数值模拟,讨论了封闭腔尺寸比、瑞利数、纳米颗粒体积分数以及布朗运动对自然对流流动与传热特性的影响。数值模拟结果表明在考虑布朗运动时,腔体尺寸比与瑞利数对流动传热均有很大影响,且尺寸比为0.5时,对流换热平均Nusselt数达到最大值。随着纳米颗粒体积分数的增加,纳米流体换热效果逐渐增强;但当忽略布朗运动时,添加纳米颗粒削弱了换热效果。

Al_2O_3-H_2O纳米流体相变蓄冷特性研究

在水介质中悬浮少量的纳米氧化铝颗粒(粒径20nm),通过添加分散剂和超声波振荡,制备成均匀分散的Al2O3-H2O纳米流体。对水和Al2O3-H2O纳米流体的相变蓄冷特性进行了实验比较。结果表明,加入纳米Al2O3可降低水的过冷度,缩短结冰时间;在相同的时间内,纳米流体的蓄冷量要大于纯水。

Al_2O_3-H_2O纳米流体的相变蓄冷实验研究

通过在水介质中添加纳米氧化铝粒子,研制了一种新型传热冷却工质一氧化铝-水纳米流体,粒径分布显示了加入分散剂的悬浮液具有很好的分散性,同时对Al_2O_3-H_2O纳米流体和水溶液的结冰过程进行了实时观察。结果表明,加入Al_2O_3纳米粒子后,流体的结冰速率得到了很大提高,结冰时间大大缩短,DSC测试结果得到0.1%Al_2O_3-H_2O纳米流体的相变潜热值为313.1 J/g。

泡沫金属对圆管内Al_2O_3-水纳米流体流动和传热特性的影响

实验研究了Al_2O_3-水纳米流体在泡沫金属填充管内的流动和传热特性,泡沫金属孔密度(pores per 0.0254m,PPI)为20~40,孔隙率为90%,Al_2O_3-水纳米流体的质量分数为0.1%~0.5%。实验结果表明:以压降为代价的前提下,泡沫金属与纳米流体相结合的方式总是能显著强化传热。相同工况下,更大的PPI可以提高努塞尔数。去离子水工况下,40PPI泡沫金属对流换热效果最好,努塞尔数最大提高650%。泡沫金属PPI越大,压降增加越多,40 PPI泡沫金属的压降是光管的19倍。相比20 PPI泡沫金属,30 PPI的泡沫金属使努塞尔数最多提高15%,压降增加5%;40 PPI的泡沫金属可以使努塞尔数最多提高38%,压降增加38%。纳米流体的质量分数也对流动和传热有重要影响。根据实验数据开发了适用于纳米流体在泡沫金属强化管内的传热及流动的关联式。

正交试验设计制备Al_2O_3/乙二醇纳米流体

本文采用正交试验设计方法研究了pH值、超声振动时间、分散剂用量和磁力搅拌时间四个影响因素对Al2O3/乙二醇纳米流体悬浮稳定性的影响。取实验制备的Al2O3/乙二醇纳米流体的平均粒径和吸光度作为试验考查指标,得出最佳制备条件为:pH值为5、不添加分散剂、磁力搅拌时间为15 min、超声振动时间为5 h。

超临界流体制备纳米Al_2O_3/镍基复合电铸层及其微观结构和显微硬度

在超临界流体条件下制备了纳米Al2O3/镍基复合电铸层,采用显微硬度仪和扫描电镜分析了复合电铸层的微观结构和显微硬度。结果表明:在超临界流体条件下进行电铸,可有效解决Al2O3纳米颗粒在镀液中的团聚问题,并促进其在电铸层中均匀弥散分布;随Al2O3添加量的增多,电铸层的显微硬度先升后降;在超临界流体压力为14MPa、镀液中Al2O3添加量为60g.L-1时,电铸层的显微硬度最大,为1 142.2HV,此时电铸层中Al2O3的质量分数为9.88%。

大豆油基Al2O3纳米流体的悬浮稳定性及抗磨减摩性能研究

通过将纳米Al2O3添加至大豆油中来改善其抗磨减摩性能,对比了4种不同分散剂对其在大豆油中悬浮稳定性的影响。采用HRS-2M高速往复摩擦试验机测试了Al2O3纳米流体抗磨减摩效果。并用探针三维轮廓仪、接触角测量仪、扫描电镜和能谱仪,研究了Al2O3纳米流体的抗磨减摩机理和润湿性能。结果表明十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对纳米Al2O3在大豆油中悬浮稳定性最佳。纳米Al2O3能有效的提高大豆油的抗磨减摩性能,且当纳米Al2O3纳米的含量为2.0%时,接触角最小,抗磨减摩性能最佳,并结合EDS结果分析了其作用机理。

冷藏运输用Al_2O_3-H_2O纳米流体蓄冷相变时间分析

利用恒温浴槽分别对质量分数为5%,Al2O3粒径分别为10,20,50,100,500 nm和粒径为10 nm,质量分数分别为5%,10%,12%,15%,20%的两组Al2O3-H2O纳米流体进行冻结,分析了纳米流体和去离子水在冻结过程中的温度变化,讨论了Al2O3粒径和浓度对冻结过程的影响。结果表明,在去离子水基液中加入Al2O3纳米颗粒,减少了凝固相变时间,且当质量分数为5%时,相变时间随粒径增大而增加,粒径为10 nm时,相变时间最短;当粒径为10 nm,质量分数小于10%或大于12%时,相变时间均随质量分数的增大而增加,但质量分数为12%时,相变时间最短。相对于冰作为蓄冷材料,纳米蓄冷材料可节省蓄冷时间,有效提高能源利用效率。

Al_2O_3-H_2O纳米流体布朗运动实验研究

使用VIC-2D、m ATLAB、Linksys32、Image-Pro Plus和Origin8.5等软件,以Al_2O_3-H_2O纳米流体为实验材料,分析降温过程中粒径(50、100、500nm)和浓度(0.01%、0.05%、0.1%)不同时其内部颗粒的布朗运动并验证其随机性,总结降温过程中单个Al_2O_3-H_2O纳米颗粒团聚体的运动轨迹、速度以及Al_2O_3-H_2O纳米颗粒团聚体的表面积、直径随时间和温度的变化关系。结果表明:显微镜整个视野范围内纳米流体的平均、最大直径和平均、最大面积分别随时间、温度的变化近似服从正弦分布;降温速率相同时,不同粒径和质量分数的Al_2O_3-H_2O纳米流体呈现最佳分散性的时刻与温度各不相同。该实验结果为后人探究完善纳米流体的布朗运动提供了一定的参考数据和理论依据,甚至对全面系统地表征纳米流体的微观结构、建立其热物理参数和热学特性测试的标准化仪器、规范和测试条件也是必要的。

Al_2O_3-H_2O纳米流体冻结过程的数值模拟和试验研究

纳米流体作为强化换热介质,是目前的研究热点,但关于其相变过程的研究较少。利用当量比热法,在COMSOL有限元模拟软件中对质量分数为5%,不同粒径(10、20、50、100、500nm)的Al2O3-H2O纳米流体和去离子水的冻结过程进行数值模拟,并将模拟结果和试验结果进行了对比。二者具有较好一致性,表明烧杯中心和壁面附近的温度变化趋势有较大区别,中心处的温度变化更能反映样品的冻结过程;当质量分数为5%时,Al2O3-H2O纳米流体的相变时间与去离子水相比较短,且纳米流体的相变时间随Al2O3粒径的增大而增加。

基于均匀设计法的Al_2O_3纳米流体稳定性影响因素的实验研究

采用均匀设计法对利用两步法制备的氧化铝纳米流体进行了稳定分析。将悬浮液的zeta电位作为氧化铝纳米流体稳定性的衡量指标。在实验中,选择了四个因素,分别为纳米流体的浓度、分散剂的浓度、pH值、超声震荡时间,并对这四个因素都取了12个水平,这样的实验设计可以系统地反映出各个因素如何影响氧化铝纳米流体的稳定性。随后通过对实验结果进行回归分析,得到了关于这四个因素与纳米流体zeta电位的方程式,并分析得出悬浮液的pH值和超声震荡时间对纳米流体稳定性起着非常重要的作用。最后找到了在实验范围中的最佳纳米流体溶液的配方,并按此配方配制纳米流体,测得实际zeta电位值与预测值吻合较好。

Al2O3纳米流体沸腾传热临界热流密度影响因素研究进展

随着电子设备热负荷的逐渐增加,纳米流体沸腾传热作为一种新型强化换热方式,受到越来越多的关注。本文主要综述了近年来关于纳米流体沸腾传热临界热流密度(CHF)的相关研究,并聚焦Al 2O 3纳米流体,归纳了各种因素对沸腾传热CHF的影响,分析了它们强化或弱化CHF的原因,得到了它们对CHF影响的一般规律。结果表明:纳米颗粒的添加可以有效提升CHF;随着纳米颗粒浓度的升高,CHF的变化存在增大、先增大后基本不变、先增大后降低等情形;微通道能够有效提升CHF,但通道尺寸较小时,CHF随尺寸的增大而增大;加热壁面越光滑CHF越低。此外,还概述了壁面倾斜角、壁面润湿性、工作压力以及外场(电场、磁场、重力场、超声波)等因素对CHF的影响。最后,指明了纳米流体沸腾传热CHF的发展方向并展望了其在机载环境下的应用前景。

新型蓄冷材料Al2O3-H2O纳米流体初始冻结温度分析

纳米流体作为功能性材料在强化传热方面运用较广,但作为蓄冷剂时对其初始冻结温度的研究较少。本文选用500 nm粒径的Al 2O 3颗粒,设定三种不同降温速率(1、5、10℃/min),配置了三种不同质量分数(0.01%、0.05%、0.1%)的Al 2O 3-H 2O纳米流体,研究初始冻结温度和降温速率以及纳米流体质量分数之间的关系,试验分为九组,每组进行60次,记录初始冻结温度的数据得到其概率分布。结果表明:初始冻结温度值概率分布近似为高斯分布;增大降温速率会使冻结过程中流体初始冻结温度降低;而在不同降温速率下,初始冻结温度与纳米流体质量分数未呈现相同的变化趋势,随着降温速率的增大,初始冻结温度随纳米流体质量分数的增大由减小逐渐转变为增大,异质结晶对初始冻结温度的影响程度逐渐大于溶液黏度的影响程度。

新型蓄冷材料Al_2O_3-H_2O纳米流体凝固相变时间分析

利用恒温浴槽对质量分数分别为5%、10%、15%、20%,纳米颗粒直径分别为50、100、500nm的Al2O3-H2O纳米流体进行冻结,分析了不同纳米流体在冻结过程中温度随时间的变化曲线,讨论了相同质量分数时,不同Al2O3粒径对冻结过程的影响。结果表明,在去离子水基液中加入Al2O3纳米颗粒缩短了冻结时间;且当质量分数分别为5%、10%、15%时,冻结时间均随纳米颗粒直径的增大而增加,粒径为50nm时,冻结时间最短,与去离子水相比分别缩短49.8%、51%、60%;当质量分数为20%时,冻结时间随Al2O3纳米颗粒直径的增大而减少,粒径为500nm时,冻结时间最短,与去离子水相比缩短54.8%。

碳钢电极在Al_2O_3纳米流体中的腐蚀行为研究

采用电化学阻抗谱和极化曲线研究了碳钢电极在以模拟冷却水为基液的Al_2O_3纳米流体中的腐蚀行为.实验结果表明,Al_2O_3纳米颗粒对碳钢的腐蚀有一定的抑制作用;Al_2O_3纳米流体中碳钢电极的耐蚀性能随着温度的升高而降低,添加分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对碳钢也有一定的缓蚀作用,当SDBS的用量超过一定值时,对碳钢的缓蚀性能开始下降.

Al2O3纳米颗粒对氨水鼓泡吸收过程的强化影响

在试制出了性能稳定的Al2O3纳米流体的基础上,通过定氨气流量和定入口压力两种实验方案,验证了Al2O3纳米颗粒对氨水吸收过程的强化影响,同时找出了引起强化吸收的两个主要影响因素:纳米流体性能的稳定性和吸收器入口与吸收器内气相界面的压力差。在添加十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的情况下,可以获得性能稳定而具有强化吸收效果的Al2O3纳米流体,尽管SDBS本身对Al2O3纳米流体强化吸收具有抑制作用。较大的压力差下Al2O3纳米流体在吸收开始阶段就表现出强化吸收效果。随着氨水浓度的增加,氨水对氨气的吸收潜力减小,而Al2O3纳米流体对氨水溶液强化吸收的效果更加明显。对强化现象的可能机理给出了合理解释,为纳米流体对传热传质强化研究提供参考。

纳米Al_2O_3改性变压器绝缘纸性能的研究

为了研究纳米Al2O3改性绝缘纸的绝缘性能,实验室制备了含不同质量分数的纳米Al2O3绝缘纸手抄片,并对真空浸油后的绝缘纸性能进行了测试。结果表明在一定的质量分数内纳米Al2O3改性后的绝缘纸的工频击穿场强得到较大的提高,在质量分数为1%时,工频击穿场强提高了12.75%,绝缘纸的抗张强度增加了14.13%;在1%的添加量内绝缘纸的介电常数、介电损耗都随纳米Al2O3含量的增加而减小。

水基Al2O3纳米流体强化闭式冷却塔内传热过程数值模拟

对以Al_2O_3纳米流体作为喷淋介质的闭式冷却塔进行了数值模拟,采用流体体积函数(VOF)模型及离散项模型(DPM)作为数值模型进行封闭求解,并分析纳米流体质量浓度和单位时间喷淋量对闭式冷却塔热力学特性的影响。结果表明,随着纳米流体质量分数增加,闭式冷却塔的进口与出口空气含湿量差和单位时间喷淋量均呈现先上升后下降的趋势,在纳米流体质量分数为0.5%时进出口空气含湿量差达到最大值,相比纯水提高了约18.3%;当流体单位时间喷淋量为0.28kg/s时,闭式冷却塔达到最佳热质传递性能。

聚酰亚胺/纳米Al_2O_3复合薄膜的介电性能

为了提高聚酰亚胺(PI)的耐电晕性能,采用原位分散聚合法制备了聚酰亚胺/纳米Al2O3复合材料,并采用透射电子显微镜(TEM)对纳米Al2O3的分散状态进行了表征。研究了纳米Al2O3填加量对该复合材料耐电晕性能和其它介电性能的影响,结果表明,随着纳米Al2O3含量的增加,材料的耐电晕性能显著增强,在±910V(双极性)、15kHz条件下,纳米Al2O3质量分数为20%的PI薄膜的耐电晕寿命达到极大值,为纯PI薄膜寿命的25倍,聚酰亚胺/纳米Al2O3复合材料的体积电阻率和击穿场强没有明显的劣化,而相对介电常数和损耗角正切有所增加。

等离子喷涂纳米Al_2O_3/TiO_2涂层耐磨性的研究

采用液相喷雾造粒的方法将纳米粒子团聚成微米级颗粒,并利用等离子喷涂技术制备出了含有纳米结构的陶瓷涂层。在MM200型环块磨损试验机上进行了常温干摩擦试验,比较了纳米结构涂层和传统陶瓷涂层的耐磨损性能,利用扫描电镜观察了磨损后的磨痕形貌。结果表明,纳米涂层的耐磨损性能明显好于传统陶瓷涂层,且随着磨损载荷的增大,纳米涂层和传统涂层的磨损机制的变化是不同的。传统涂层的磨损机理主要是微裂纹和颗粒的剥落,而相同条件下纳米涂层则由于涂层韧性的提高,几乎不存在微裂纹,主要表现为涂层的局部剥落和粘着。