水基納米流體固液相變過程成核機(jī)理的研究.pdf

1、蓄冷技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力負(fù)荷的“移峰填谷”,減少電力擴(kuò)容及隨之產(chǎn)生的能耗與污染,是儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。但傳統(tǒng)蓄冷工質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)不高,在蓄冷中存在過冷現(xiàn)象,這要求制冷機(jī)降低蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度,造成性能系數(shù)COP的減小。如何提高蓄冷工質(zhì)的導(dǎo)熱性能,消除或減弱凝固相變過程的過冷現(xiàn)象是蓄冷技術(shù)研究的熱點(diǎn)。
　　 本文對(duì)納米流體的制備進(jìn)行了探索性研究,并詳細(xì)地研究了納米流體的凝固相變過程。主要工作如下:
　　 1.將銳鈦型和

2、金紅石型兩種晶型的TiO2納米顆粒添加到去離子水中,通過添加分散劑十二烷基硫酸鈉(SDS)、超聲振動(dòng)等手段制備出不同濃度(0.05wt％～1.5wt％)的納米流體,采用沉降法、分光光度法對(duì)其分散穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種納米流體的分散穩(wěn)定性均隨濃度的增大先增強(qiáng)后減弱,濃度為0.7wt％的納米流體的分散穩(wěn)定性最好。
　　 2.使用差示掃描量熱儀(DSC)研究了冷卻速率(0.5℃/min～9℃/min)、濃度(0.05wt％

3、～1wt％)對(duì)納米流體的凝固相變過程的影響,研究對(duì)象包括銳鈦型TiO2/水、金紅石型TiO2/水和混合型TiO2/水三種納米流體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)于銳鈦型TiO2/水納米流體,在0.5℃/min～4.5℃/min冷卻速率下,濃度為0.5wt％～1wt％的納米流體的凝固相變過程與其它冷卻速率、濃度范圍內(nèi)的納米流體的凝固相變過程相比,其發(fā)生凝固相變的過冷度小、相變時(shí)間長、相變潛熱多。對(duì)于金紅石型TiO2/水納米流體,則是在0.5℃/min、

4、3℃/min冷卻速率下,濃度為0.05wt％、0.3wt％的納米流體發(fā)生凝固相變的過冷度小、相變時(shí)間長、相變潛熱多。對(duì)于混合型TiO2/水納米流體,其發(fā)生凝固相變的過冷度、相變時(shí)間、相變潛熱隨著冷卻速率的增大分別增大、減小、減少。與去離子水的凝固相變過程相比,銳鈦型TiO2/水和金紅石型TiO2/水納米流體發(fā)生凝固相變的過冷度、相變時(shí)間、相變潛熱主要呈現(xiàn)三種變化關(guān)系:過冷度增大、相變時(shí)間縮短、相變潛熱減少；過冷度減小、相變時(shí)間延長、相變

5、潛熱增多；過冷度減小、相變時(shí)間縮短、相變潛熱增多。且對(duì)于銳鈦型TiO2/水和金紅石型TiO2/水納米流體,這三種變化關(guān)系對(duì)應(yīng)的凝固相變過程所在的冷卻速率、濃度范圍是不同的?；旌闲蚑iO2/水納米流體呈現(xiàn)的變化關(guān)系只有一種,過冷度減小、相變時(shí)間縮短、相變潛熱減少。本文分析認(rèn)為作為異質(zhì)成核基底的納米顆粒的分散與聚集狀態(tài)對(duì)納米流體的凝固相變成核階段有很大的影響。冷卻速率、濃度、納米顆粒的晶型、納米顆粒的分散與聚集狀態(tài)對(duì)納米流體的凝固相變過程都