双组分纳米流体的物性测量和nh,3h,2o泡状吸收强化的研究

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1、大连理工大学博士学位论文双组分纳米流体的物性测量和NH<,3>/H<,2>O泡状吸收强化的研究姓名：苏风民申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：马学虎;陈嘉宾20081201大连理工大学博士学位论文摘要利用纳米流体强化基础液体的导热性能和扩散性能的作用来提高NH3／ld20泡状吸收过程的传热传质特性是一种新型的吸收强化方法，其研究刚刚起步。现有文献对适合吸收过程的纳米流体制备、纳米流体的热物理性质、以及对吸收强化机理等方面的研究还很不完善，本文尝试在这些方面进行一些探索性的工作，为这种强化方法的进一步研究和工业化应用奠定基础。1)本文选择化学性质稳定

2、的碳纳米管(C!Nrs)作为纳米颗粒，在氨水中制备了稳定的CNT$删3双组分纳米流体，并设计一系列的实验，研究了CNTs-NH3双组分纳米流体的物理性质，考察了颗粒质量百分比、氨的浓度和温度等因素对双组分纳米流体物理性质的影响。实验结果表明，碳纳米管的加入确实提高了氨水的导热系数，并且强化效果随着颗粒质量百分比的增加和温度的升高而增加。但是，由于氨分子的存在影响了碳纳米管的分散性，因此导热系数的强化效果低于以纯水为基础液体的纳米流体；双组分纳米流体的运动粘度和表面张力与纯氨水相比变化很小，只是随着碳纳米管质量百分比的增加而略有增加，并且这些性质随氨的浓度

3、和温度的变化趋势与纯氨水是一致的。2)本文利用可视化实验手段考察了荧光素在Si02-H20和CNTs-H20两种纳米流体的扩散情况。实验结果发现，荧光素在纳米流体中的扩散速率要大于其在纯水中的扩散速率，并且对于纳米流体中荧光素的扩散速率的强化效果来说，纳米颗粒的加入量存在一个最佳值。3)本文结合对双组分纳米流体热物性的研究结果和相关文献，从NH3／H20泡状吸收过程中的热量传递过程、质量传递过程、气泡生成过程三个角度，探讨了纳米颗粒的加入对吸收过程的强化作用。纳米颗粒的加入提高了吸收工质．氨水导热性能和扩散性能，引入了传输效应，增加了氨水中氨气的气含率，

4、进而改善了吸收过程的热质传递特性。在此基础上，设计了Nn3fl--120泡状吸收实验装置，考察了碳纳米管的质量百分比、氨的初始浓度、氨气流速三个因素对CNTs椰{3双组分纳米流体吸收强化特性的影响，并对其强化机理进行了分析。实验结果发现，与前人的研究结果不同，双组分纳米流体中NHdH20泡状吸收强化比并没有随着碳纳米管加入量的增加而一直增加，而是呈现一种先增加，后下降的趋势。泡状吸收强化比随着基础液体中氨的初始浓度的增加而增加。氨的初始浓度越大，氨水的吸收潜能越小，纳米流体对吸收的强化作用越明显。氨气流量的变化在本实验变化的范围内，对双组分纳米流体中NH

5、3／】嘎O泡状吸收的强化效果影响很小。双组分纳米流体的物性测量和NHdH20泡状吸收强化的研究4)利用高速摄像技术观察了气泡在Si02．H20和Si02-C2H50H两种透明纳米流体中的形成过程，并结合气泡动力学，分析了纳米流体中气泡尺度变化的原因。结果发现，纳米颗粒的存在降低了气泡的脱离半径，提高了气泡的脱离频率。在相同的气体流量下，气泡的半径越小，液相中的气含率越大。这样的实验结果证明了纳米流体中气泡气含率增加除了文献报道的—颗粒能够阻止气泡在运动过程中的合并这个原因外，气泡脱离半径的减少也是一个重要原因。同时该实验结果也说明纳米颗粒对气泡尺度的影响

6、是双组分纳米流体强化NH3／Irl20泡状吸收过程的_个重要因素。关键词：双组分纳米流体；泡状吸收；过程强化；物性；气含率Ⅱ大连理工大学博士学位论文PhysicalPropertiesmeasurememandNH3／I-120BubbleAbsorptionEnhancementofBinaryNanofluidsNanofluids，whichCallenhancethethermalconductivityandmassdiffusi诎yofthebasenuidisanovelapproehetoimprovetheheatandIⅨ郴trans

7、ferintheNH3／I-120bubbleabsorptionprocess，．mpreviousinvestigationsalelimitedbecauseofmanyencounteredproblems，suchasthepreparationofthespecificnanofluidsfortheabsorptionprocess，thetransportationpropertiesofthebinarynanofluids，thefactorsandthemechanismaffectingtheabsorptionenhanceme

8、nt．TIliSdissertationmainlyfocusesonthefo