不同形貌二氧化鈦納米流體的制備及其熱物性能研究.pdf

1、納米流體是一種含有納米級(jí)尺寸固體顆粒的懸浮液，是一種新型的高效傳熱介質(zhì)。與傳統(tǒng)的傳熱介質(zhì)相比，其具有很高的導(dǎo)熱性能，應(yīng)用于換熱設(shè)備里可以提高設(shè)備傳熱效率，滿足換熱系統(tǒng)高負(fù)荷的要求。作為目前國(guó)內(nèi)外傳熱領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，納米流體的研究開(kāi)發(fā)將會(huì)給熱工工程領(lǐng)域帶來(lái)新的發(fā)展，將豐富強(qiáng)化傳熱內(nèi)容，不僅在理論上將具有較高的學(xué)術(shù)價(jià)值，對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用亦有很重要的指導(dǎo)作用，同時(shí)對(duì)于我國(guó)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、促進(jìn)保護(hù)環(huán)境具有更重要意義。本文以不同形貌二氧化鈦納米流

2、體為研究對(duì)象，研究了納米流體的制備過(guò)程，分析了不同形貌納米流體的導(dǎo)熱性能、粘度和潤(rùn)濕性等熱物性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用水熱法，成功制備出棒狀(金紅石相，200nm，(Φ)30nm)、菱形(銳鈦礦，105nm×15nm)和片狀(銳鈦礦，110nm×12nm)三種形貌質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05wt.％～0.4wt.％的二氧化鈦納米流體，掌握了其制備工藝過(guò)程，并探究反應(yīng)物濃度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)棒狀二氧化鈦納米顆粒形貌與晶型的影響

3、，發(fā)現(xiàn)低濃度、長(zhǎng)時(shí)間和高溫度的反應(yīng)條件有利于棒狀顆粒的長(zhǎng)大和晶體晶化程度的提高。⑵對(duì)三種形貌二氧化鈦納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分析了溫度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、顆粒形貌和晶型對(duì)二氧化鈦納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的影響，并進(jìn)一步將實(shí)驗(yàn)值與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算值進(jìn)行對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)，納米流體導(dǎo)熱系數(shù)隨著溫度升高和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大，與基液相比，導(dǎo)熱系數(shù)最大增大49.10％，銳鈦礦相二氧化鈦納米流體導(dǎo)熱系數(shù)比金紅石相納米流體導(dǎo)熱系數(shù)大3.28％～4.47％，片狀納米

4、流體導(dǎo)熱系數(shù)比菱形納米流體導(dǎo)熱系數(shù)大2.39％。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以與Sharma模型計(jì)算值相吻合，誤差范圍為2.15％～5.13％，表明可以用Sharma模型預(yù)測(cè)納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)。⑶對(duì)三種形貌二氧化鈦納米流體的粘度進(jìn)行系統(tǒng)研究，探究了溫度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、顆粒形貌和晶型對(duì)納米流體粘度的影響，并進(jìn)一步將實(shí)驗(yàn)值與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算值進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，納米流體的粘度隨著質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而增大，隨著溫度的升高而降低，與基液相比，粘度最大增大19.73％，

5、銳鈦礦相二氧化鈦納米流體粘度比金紅石相納米流體粘度大2.5％，片狀納米流體粘度比菱形納米流體粘度稍大。Bobbo模型可以準(zhǔn)確計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的納米流體的粘度值，其最小誤差僅為0.19％。⑷對(duì)三種形貌二氧化鈦納米流體的潤(rùn)濕性進(jìn)行研究，并探究溫度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、顆粒形貌和晶型對(duì)納米流體潤(rùn)濕性的影響。結(jié)果表明：納米流體表面張力隨著溫度升高和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而減小，與基液相比，表面張力最大降低16.95％，銳鈦礦相二氧化鈦納米流體表面張力比金紅石相納