納米流體的黏性和流動特性研究.pdf

1、納米流體是以一定方式將納米粒子或納米管添加到某種液體中而形成的穩(wěn)定懸浮液。隨著微納米技術的發(fā)展,納米流體因其獨特的性能而受到廣泛關注。納米流體不僅有較高的熱傳導性能,而且在化工、航天、MEMS、NEMS等領域有著廣泛的應用。本文主要對納米流體的穩(wěn)定性、黏性及流動特性進行實驗研究。
　　 首先,采用“兩步法”制備了含不同納米粒子的納米流體,納米粒子粒徑在100nm以內。實驗中所制備的納米流體具有較好的穩(wěn)定性。研究表明,粒徑、密度較

2、小的金屬或金屬氧化物粒子的穩(wěn)定性較好。表面活性劑對納米流體的穩(wěn)定性起到關鍵作用,使用表面活性劑能明顯提高納米流體的穩(wěn)定性,但是表面活性劑的選擇和用量需要注意,當添加的表面活性劑與粒子表面極性相反且與納米粒子的質量分數(shù)相同時納米流體有最好的穩(wěn)定性。制備納米流體時超聲振動溫度和納米粒子添加到基液的時間對納米流體的穩(wěn)定性也有直接影響,考慮到這兩個因素,文中采用了不同的制備方法,結果顯示改良后的制備方法明顯優(yōu)于傳統(tǒng)“兩步法”制備方法。
　

3、　 其次,實驗研究了溫度、表面活性劑、納米粒子體積分數(shù)對納米流體黏度的影響。結果表明,納米流體的黏度隨溫度的升高而減小,但Cu-水、Al2O3-水納米流體的黏度在溫度超過60℃時隨溫度的升高而增加,而且Cu-水納米流體在升溫和降溫過程中存在明顯的回滯現(xiàn)象。CuO-水納米流體的黏度在未加表面活性劑時的實驗值與理論計算值相差不大,但添加不同表面活性劑后明顯大于計算值,且其變化趨勢與表面活性劑黏度的變化趨勢類似。納米流體的黏度還隨納米粒子體

4、積分數(shù)的增加而增加,但粒子粒徑不同增加的幅度并不一致。所以在計算納米流體黏度時需考慮溫度、納米粒子密度和粒徑等影響因素。
　　 最后,實驗研究了納米流體在不同長度和不同管徑微圓管道中的流動特性。結果表明,去離子水在100μm、50μm中流壓特性可用N-S方程來估算,但在25μm時計算值和實驗值有較大誤差,通過修正公式可得到較好吻合。在同一微管道中納米流體的流量隨著納米粒子體積分數(shù)的增加而減小,這是由于體積分數(shù)越高,納米流體的黏度