SiO_2纳米流体在太阳能集热管中的传热特性

为研究SiO2-水纳米流体在太阳能集热管中的传热特性，该文采用数值模拟与试验结合的方法进行分析。通过高压微射流制备了稳定的SiO2纳米流体，并利用粒度分析表征了其悬浮稳定性，同时试验测试了质量分数为1%～5%的SiO2-水纳米流体的导热系数和透射率。针对纳米流体集热管换热特性，模拟计算了蒸馏水和不同质量分数的纳米流体的温度场和速度场分布，同时，对以SiO2纳米流体和蒸馏水为工质的集热管进行了闷晒试验研究，结果表明，纳米流体具有比蒸馏水高的换热特性且随着其质量分数的增加而增大。在此基础上，该文分析了放置时间对纳米流体换热特性的影响，结果表明，放置时间越长，纳米流体团聚越明显，导致其光热特性降低。该研究为纳米流体在太阳能光热及光伏冷却应用方面提供参考。

SiO_2纳米流体粘度研究

利用醇盐水解法制备了单分散球形SiO_2纳米流体,通过改变不同的参数条件控制颗粒尺寸大小,经透射电镜(TEM)和激光粒度仪分析,其粒度结果一致。在此基础上,对不同粒度和浓度条件下流体的粘度进行了试验研究和理论分析,发现在相同浓度的条件下,随着颗粒尺寸的减小,流体粘度递增。同时我们对低浓度下悬浮液粘度计算公式进行了修正,得到了新的实验关联式,修正式与试验值的最大偏差不超过5%。

SiO_2纳米流体透射率影响因素实验研究

利用高压微射流法制备了多种SiO2纳米流体,并用分光光度计结合积分球原理测试了不同粒径、不同体积分数及不同光程下SiO2纳米流体在太阳能辐射全波段的透射率.比较实验结果发现,SiO2纳米流体的颗粒粒径,以及其体积分数的不同对纳米流体的透射率有不同程度的影响.通过定制不同厚度的样品池,测试不同光程下SiO2纳米流体的透射率.实验发现:7nmSiO2纳米流体的透射率随光程的变化仍符合朗伯-比尔定律,而40nmSiO2纳米流体由于颗粒散射加剧导致结果偏离朗伯-比尔定律.

基于水基SiO_2纳米流体PV/T系统辐射性能研究

为研究辐射在水基SiO_2纳米流体PV/T系统的传递特性,用两步法制备不同的水基SiO_2纳米流体。利用分光分度仪测试不同工质在不同光程和体积分数下的透射率,结合Mie和Rayleigh散射理论建立系统的辐射传递模型,同时对该系统进行了实验测试。结果表明:水基SiO_2纳米流体对光电可用辐射有高透过性,对低频辐射有高吸收性,与Si-PV光伏响应曲线基本匹配;当流体体积分数小于0.5%时,透射率实验值与理论值吻合度好;当光程大于10 mm时,90%的低频辐射被工质吸收,低于80%的光电可利用辐射传递到Si-PV表面;以水基SiO_2纳米流体作为PV/T辐射分频工质,可有效降低Si-PV的温升速率,且其光热总效率可达75%以上。

阳离子表面活性剂对纳米SiO_2流体稳定性的影响

通过研究纳米SiO2/水纳米流体的稳定性建立了差示透光率法,并利用差示透光率法和重力沉降法研究了阳离子表面活性剂十四烷基三甲基溴化铵(TTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十八烷基三甲基溴化铵(OTAB)对纳米SiO2流体稳定性的影响。结果表明:阳离子表面活性剂吸附在纳米SiO2颗粒表面后促使纳米流体形成凝胶,且不同阳离子表面活性剂对2.5wt%SiO2纳米流体稳定性的影响均存在三个临界浓度C1、C2和C3,这三个临界浓度的大小与阳离子表面活性剂疏水链长密切相关,碳链越长,相应临界浓度越低,并提出了阳离子表面活性剂在纳米SiO2表面吸附后纳米颗粒之间的疏水缔合作用理论。

SiO_2-水纳米流体热管传热性能的实验研究

采用两步法制备颗粒粒径为15nm,体积分数分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、2.0%的SiO2-水纳米流体,并对该纳米流体作为工作介质的热管进行了传热性能实验研究。结果表明:SiO2-水纳米流体的热管具有良好的等温性能,传热性能明显高于水热管的传热性能(提高了1.35～1.70倍),热阻明显低于水热管的热阻(降低了0.58～0.74)。

SiO_2-DW纳米流体重力热管传热性能试验研究

采用超声波细胞破碎仪制备了不同质量分数的SiO2-DW纳米流体，并以SiO2-DW纳米流体为工质在碳钢重力热管中进行了传热性能试验研究。结果表明，工质为质量分数1％SiO2-DW纳米流体的重力热管总传热系数比去离子水高5．6％～9．6％，传热性能增强。纳米流体热管平稳运行时，管壁温度低，分布平缓。以质量分数1％的SiO2-DW纳米流体为工质的重力热管换热器，总换热系数较普通水工质热管换热器提高1．63％～1．70％。

SiO2-EG纳米流体的制备及热物性能

将平均粒径为30nm和50nm的SiO2纳米颗粒添加到EG（乙二醇）的基液中制成SiO2-EG纳米流体,利用粒度分析法、吸光度分析法和Zeta电位分析法分析其悬浮稳定性,当超声时间为3h时,其分散性和稳定性最好。对SiO2-EG纳米流体的热物性能参数如黏度、表面张力、导热系数,在不同体积分数、粒度和温度条件下进行测试分析表明,SiO2-EG纳米流体的黏度高于基液的黏度,表面张力低于基液的表面张力,导热系数高于基液的导热系数。在常温下,体积分数为0.5%时,30nm和50nm两种粒径的SiO2-EG纳米流体的粘度比EG粘度分别提高了15.41%和13.17%,表面张力系数比EG分别降低了3.23%和2.54%,导热系数分别提高38.36%和31.47%。进一步研究发现温度的升高导致SiO2-EG纳米流体的粘度和表面张力系数均有所降低,而导热系数却增加。

小直径SiO2-H2O纳米流体铜热管性能的试验研究

对以去离子水及添加不同分散剂（0.25%wt十二烷基硫酸钠SDS和1%wt阿拉伯树胶AG）的SiO2-H2O纳米热管的启动性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:SiO2-H2O纳米热管的启动时间较传统去离子水热管的分别缩短了8.50%和5.23%;纳米热管比去离子水热管具有更高的传热速率;相比于去离子水热管,SDS分散剂的SiO2-H2O纳米热管的热阻减小了37.5%;AG分散剂的SiO2-H2O纳米热管的热阻减小了26.4%。

小直径SiO_2-H_2O纳米流体铜热管性能的试验研究

为测定SiO_2-H_2O纳米流体铜热管的性能,通过搭建热管性能测试实验台,对以去离子水及添加不同分散剂(质量浓度为0.25%十二烷基硫酸钠和质量浓度为1%阿拉伯树胶)的SiO_2-H_2O纳米铜热管的启动性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:SiO_2-H_2O纳米流体铜热管的启动时间较传统去离子水热管分别缩短了8.50%和5.23%;纳米热管比去离子水热管具有更高的传热速率;相比于去离子水热管,添加十二烷基硫酸钠分散剂的SiO_2-H_2O纳米流体铜热管的热阻减小了37.50%,添加阿拉伯树胶分散剂的SiO_2-H_2O纳米流体铜热管的热阻减小了26.40%。

一个水基SiO_2纳米流体核态池沸腾数学模型

基于水基SiO_2纳米流体沸腾实验研究结果,在双流体多相流模型和热流分区模型(RPI模型)的基础上建立了一个水基SiO_2纳米流体核态池沸腾数学模型。结果表明:汽化核心密度、气泡脱离直径和纳米流体润湿角是纳米流体换热性能提升的主要原因,所建立的新的汽化核心密度、气泡脱离直径模型预测结果与实验数据吻合非常好,证明该模型的可靠性,给精确预测水基SiO_2纳米流体核态沸腾换热特性提供了重要参考。

单分散无溶剂纳米SiO_2流体对环氧树脂的改性

以纳米粒子SiO2为核、表面活性剂N,N-十二基-N-甲基-N-(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)氯化铵(SID3392)为颈状层、聚(乙二醇)4-壬基苯基醚3-磺丙基钾盐(PEGS)为冠状层,制备出了无溶剂纳米SiO2流体。无溶剂纳米SiO2流体为牛顿流体,在室温下具有较低的黏度,在26.5℃时其黏度为4.3Pa·s,无溶剂纳米SiO2流体中SiO2的含量为13.65wt%。将该无溶剂纳米SiO2流体加入环氧树脂中,制备了无溶剂纳米SiO2流体/环氧树脂复合材料。TEM结果表明:无溶剂纳米SiO2流体在环氧树脂基体中具有良好的分散性。DSC测试表明:无溶剂纳米SiO2流体的加入会略微降低环氧树脂的固化温度。当纳米SiO2流体加入量为2.5wt%时,复合材料的冲击性能提高了164.7%,玻璃化温度提高了15.4℃。断面SEM结果显示无溶剂纳米SiO2流体能够提高环氧树脂的韧性。

SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属强化传热数值模拟

射流冲击拥有强化传热作用,被广泛应用在各个科技领域,而泡沫金属与纳米流体对强化传热起到有利作用。为分析SiO_2纳米流体射流冲击泡沫金属强化传热作用,在计算流体力学(CFD)基础上,通过数值模拟方法对影响传热的一些因素进行分析,通过改变雷诺数(Re)、纳米流体体积分数(ψ)、泡沫金属孔隙率(φ)和高度(H)来分析不同影响因素对表面传热系数的影响。

丝网热管换热性能的实验研究

为研究纳米流体工质的丝网热管的换热性能,制作了简单的丝网热管传热性能测试装置.实验采用SiO2纳米流体为工质,对在不同的充液率、浓度、热管倾角以及不同纳米颗粒粒径情况下丝网热管的热阻进行了研究.研究表明:丝网热管在充液率为60%、质量分数为1%、倾角为30°以及纳米粒径为30 nm时,换热性能处于最佳.研究结果为SiO2纳米流体工质在热管散热器中的运用提供理论依据.

有机无机复合膜导电织物的制备与表征

将粒径分布均匀的纳米Fe3O4颗粒、甲基三甲氧基硅烷均匀分散在由十二烷基苯磺酸钠在水中形成的微胶束中,在酸催化条件下,甲基三甲氧基硅烷在纳米Fe3O4颗粒表面发生水解缩合,制备了包覆均匀的纳米SiO2/Fe3O4磁流体。通过二步法在涤棉织物表面沉积纳米磁性颗粒与聚苯胺导电聚合物的复合膜以制备有机无机复合膜导电织物,与聚苯胺单层膜导电织物相比,该有机无机复合膜导电织物具有更低的电阻率,且电阻率随着纳米磁性颗粒含量的增加呈现减小趋势。