Al2O3-H2O納米流體的粘度與流動特性研究.pdf

1、納米流體是一種新穎高效的能量輸運工質，它是通過在純液體中添加納米級金屬或非金屬粒子，并輔以超聲振動等方式制備而成的。由于其本身具有極為優(yōu)異的換熱性能，納米流體在汽車、航空航天、生物、醫(yī)學、化工、微/納機電系統(tǒng)(MEMS/NEMS)、電力等諸多領域中正迅速得以推廣。然而納米流體存在一些不足，如分散穩(wěn)定性難以長久維持、其粘度特性和流動特性與基液之間存在明顯差別等，上述問題在很大程度上制約了納米流體的應用。論文以Al2O3-H2O納米流體作為

2、研究對象，系統(tǒng)探究了其分散穩(wěn)定性與具體制備過程，并對其粘度特性和流動特性等方面展開了深入的研究。
　　首先，采用物理分散與化學分散相結合的方法實驗探究了Al2O3-H2O納米流體的分散性能，并通過重力沉降觀測和測試濁度等方式對其穩(wěn)定性能進行表征。結果表明:在制備Al2O3納米流體時，采取時長為1小時的連續(xù)性超聲振動，同時控制磁力攪拌時長為0.5小時并處于高速攪拌和20℃的水浴加熱，然后使用陰離子型表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDB

3、S)作為分散劑，可以制得分散穩(wěn)定性較佳的Al2O3納米流體。
　　其次，實驗探究了分散劑、體積分數以及溫度等因素對Al2O3-H2O納米流體粘度和相對粘度的影響。結果表明:僅當SDBS的體積分數低于2％時Al2O3納米流體的粘度所受的影響很小可以忽略，反之則不能忽略。隨著Al2O3粒子體積分數φ的增加，納米流體粘度和相對粘度均出現增大的趨勢，T=50℃時，φ=1％與φ=0.1％相比的最大增幅分別為32.8％、32.6％;而隨著溫度

4、的升高，粘度近似以指數函數形式遞減，φ=0.1％的最大減幅達到38.9％，但相對粘度與溫度之間并不存在明顯的函數關系。此外，系統(tǒng)經24小時溫度為50℃的恒溫加熱，Al2O3納米流體粘度會發(fā)生變化，而具體的變化情況與納米粒子的添加量有關，值得注意的是冷卻后再加熱其粘度會出現滯后現象。
　　最后，采用實驗手段并結合數值模擬方法對Al2O3-H2O納米流體在微圓直管道中的流動特性進行了深入研究。結果表明:模擬得到的水和納米流體的體積流量