本文選題：納米流體 + 二氧化鈦��； 參考：《廣東工業(yè)大學》2015年碩士論文

【摘要】：納米流體作為一種新型的換熱工質,具有高導熱系數(shù)的特點,能在換熱系統(tǒng)中增強傳統(tǒng)的換熱工質(例如水、油、醇等)很難滿足的傳熱。但是流體中的納米顆粒因為巨大的表面能會發(fā)生團聚,團聚體到達一定程度后受重力會發(fā)生沉降,使得納米流體退化為普通流體,失去良好的傳熱性能。在本文中,我們針對提高納米流體分散穩(wěn)定性的方法進行了研究,提出了一種使納米顆粒分散和均勻地負載在納米碟片上,控制其團聚體大小的方法,提高納米流體的分散穩(wěn)定性。具體工作如下：1.使用水熱法制備層狀化合物磷酸鋯(ZrP)納米碟片,并使用硅烷偶聯(lián)劑——異氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)對其進行表面改性,然后與分散好的TiO2懸浮液混合,使Ti02顆粒負載在ZrP碟片表面,最后使用四丁基氫氧化銨(TBAOH)對層狀化合物進行剝離。通過使用掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射分析儀、激光粒度分析儀和傅里葉紅外光譜儀等對制備的樣品進行分析,結果顯示：使用水熱法合成的ZrP具有純度高,粒徑分布均勻,剝離形態(tài)完整的特點。通過IPTS的偶聯(lián)作用,將ZrP與TiO2納米顆粒連接在一起,形成ZrP碟片負載TiO2納米顆粒的新型復合顆粒,并且復合顆粒中TiO2與ZrP的質量比對其形貌起決定性影響作用,當TiO2與ZrP的質量比為1：2時,單個碟片所負載的顆粒數(shù)目最多,且沒有多余的顆粒散落在碟片周圍,是實驗范圍內,復合納米顆粒的最佳配比。2.選取TiO2與ZrP質量比為1：2的ZrP負載TiO2納米流體,相同質量比的TiO2和ZrP混合懸浮液,質量分數(shù)為2%的ZrP膠體,質量分數(shù)為1%的TiO2納米流體和去離子水作為樣品,使用旋轉流變儀和Hot disk熱常數(shù)分析儀對其進行流變特性和導熱系數(shù)進行測試。結果顯示：除去離子水外,其他所有樣品均為非牛頓流體,在ZrP負載TiO2的納米流體和TiO2與ZrP的混合懸浮液中,ZrP起到了減緩剪切變稀速率和增加平均粘度的作用。TiO2納米流體具有最高的導熱系數(shù)為0.778 W/(m-K),相對于水提高了26.3%.在TiO2-ZrP納米流體和TiO2/ZrP混合懸浮液中,ZrP起到了減小懸浮液導熱系數(shù)的作用。但TiO2-ZrP(1：2)納米流體的導熱系數(shù)仍然相對于去離子水提高了13.1%.3.選取相同的樣品,使用沉降觀測法對其穩(wěn)定性進行研究,使用激光粒度分析儀對制備之初和沉降后的樣品進行粒徑分布測試,并對ZrP碟片提高Ti02納米流體穩(wěn)定性的機理進行了分析。沉降觀測結果顯示,在50天的實驗時間范圍內,ZrP膠體幾乎不發(fā)生沉降,具有最佳的穩(wěn)定性,其余的含有TiO2納米顆粒的懸浮液,穩(wěn)定性從大到小為：TiO2-ZrP TiO2/ZrP TiO2.粒徑分布結果顯示,ZrP的粒徑幾乎不發(fā)生變化,TiO2納米顆粒團聚嚴重,TiO2-ZrP顆粒雖然發(fā)生團聚,但團聚體大小和數(shù)量都大大減少。未負載顆粒的ZrP碟片增加懸浮液的粘度,負載顆粒的ZrP碟片控制團聚體的大小,是ZrP碟片提高懸浮液穩(wěn)定性的兩個主要原因。
[Abstract]:As a new heat transfer medium, nano-fluid has the characteristics of high thermal conductivity, which can enhance the heat transfer of traditional heat transfer fluids (such as water, oil, alcohol, etc.) in the heat transfer system. However, the nanoparticles in the fluid will be agglomerated because of the huge surface energy, and when the aggregates reach a certain degree of gravity, they will be settled, which will make the nano-fluids degenerate into ordinary fluids and lose good heat transfer performance. In this paper, we study the methods to improve the dispersion stability of nanoscale fluids, and propose a method of dispersing and uniformly loading the nanoparticles on the nanoscale disks and controlling the size of the aggregates. The dispersion stability of nanometer fluid is improved. The work is as follows: 1. The layered zirconium phosphate (ZrP) nano-disk was prepared by hydrothermal method, and then was modified by silane coupling agent (IPTS), and then mixed with dispersed TiO2 suspension. Ti02 particles were loaded on the surface of ZrP disk. Finally, the layered compounds were peeled by four Ding Ji ammonium hydroxide (TBAOH). The samples were analyzed by scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), X-ray diffraction analyzer (XRD), laser particle size analyzer (LPA) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The results show that ZrP synthesized by hydrothermal method has high purity. The particle size distribution is uniform and the peeling morphology is complete. Through the coupling of IPTs, ZrP and TiO2 nanoparticles were connected together to form new composite particles supported on ZrP disk, and the mass ratio of TiO2 to ZrP in the composite particles played a decisive role in the morphology of the composite particles. When the mass ratio of TiO2 to ZrP is 1:2, the number of particles loaded on a single disc is the most, and no redundant particles are scattered around the disc. ZrP supported TiO2 nano-fluids with 1:2 mass ratio of TiO2 to ZrP, mixed suspensions of TiO2 and ZrP with the same mass ratio, ZrP colloids with 2% mass fraction, TiO2 nano-fluids with 1% mass fraction and deionized water were selected as samples. The rheological properties and thermal conductivity were measured by rotating rheometer and hot disk thermal constant analyzer. The results show that all samples except ionic water are non-Newtonian fluids, In the ZrP-supported TiO2 nanofluids and the TiO2 / ZrP mixed suspensions, the shear thinning rate and the average viscosity were decreased. The highest thermal conductivity of TiO2 nanofluids was 0.778 W / (m-K), and the increase of 26.3% in comparison with water. In the TiO2-ZrP nano-fluid and TIO _ 2 / ZrP mixed suspensions, ZrP plays a role in reducing the thermal conductivity of the suspensions. However, the thermal conductivity of TiO2-ZrP (1:2) nanofluids is still increased by 13.1% compared with that of deionized water. Using the same sample, the stability of the sample was studied by means of sedimentation observation method, and the particle size distribution of the sample was measured by laser particle size analyzer at the beginning of preparation and after sedimentation. The mechanism of improving the stability of Ti02 nanoscale fluid by ZrP disc was analyzed. The results of settlement observation show that the colloid of ZrP has almost no sedimentation and has the best stability in the range of 50 days. The stability of the rest suspensions containing TiO2 nanoparticles is from large to small to that of: TiO2-ZrP TiO2 / ZrPTiO2. The results of particle size distribution showed that the particle size of TZP was almost unchanged. The agglomeration of TIO _ 2-ZrP particles was serious, but the size and quantity of the agglomerates were greatly reduced. The ZrP disc with unloaded particles increases the viscosity of the suspension, and the ZrP disc of the loaded particle controls the size of the agglomerate, which is the two main reasons for improving the stability of the suspension.
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.1;O614.411

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本文編號：2080106