低温相变蓄冷纳米流体粘度特性实验研究.pdf

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1、4202011年低温相变蓄冷纳米流体粘度特性实验研究+何钦波”郑兆志顺德职业技术学院机电上程系摘要测量了TjO，．Bacl，一H，O纳米流体的粘度，分析了柱子体积分敷、温度计纳米流体粘度影响的变化规律。结果表明．纳米流体的粘度随TIO，粒子体积分敷的增加呈加速上升的趋势，随温度呈反比变化：体积分敷越高的蚋采流体．在较低温度下的粘度增幅比高温时大，流变曲线表明，在所配制的体积分数内．TlO，一BacI，．H，0纳拳流体的粘度不随剪切速率的变化而变化，为典型的牛顿型流体关键词相变蓄冷纳米流体TiO，粘度中图分类号T0

2、021．1文献标识码^文章编号0254·6094(2011)04-0420_04Ti0：．Bacl：一H：O纳米流体是一种新型工业用低温相变蓄冷体，加入纳米粒子后可提高其导热系数⋯并且能降低其成核过冷度⋯1。但是，纳米粒子的加入是否会增加基液的流动阻力，或者增加的幅度是否在可接受的范围内，这是纳米流体从实验室走向工程应用必须要解决的问题。国内学者对纳米流体的粘度进行了一些研究，李强等”1提出用现有的计算固液混合物粘度的公式经修正后来估算纳米流体的粘度，同时用NxE-1锥板粘度计测量了cu—H：O纳米流体的粘度，发

3、现其粘度随着纳米颗粒体积分数的增大而增大。王补宣等”’利用毛细管粘度计对添加了sDBs分散剂的cuO—H：O纳米流体粘度进行了测量，在低浓度下相对粘度测量值远大于经验公式测鼍值。彭小飞等“测定了不同纳米颗粒、分散剂、pH值和温度下的纳米流体的粘度，分析了粘度随这些因素的变化规律。结果农明．纳米流体粘度较基液有一定程度的增大，增加比例在1002一ll82之间。由于纳米粒子的小尺寸效应，它对悬浮液粘度的作用机理与大粒子对悬浮液牯度的作用机理不同，因此传统的描述悬浮有毫米或微米绒固体粒子两相混合物粘度的理论公式不适用于

4、纳米流体。为此，笔者旨在对’ri0：·Bacl：-H：()纳米流体的粘度进行实验测宦，分析粘度随温度和纳米粒子体积分数的变化关系，并根据剪切血力与剪切速率之间的关系确定其足古为牛顿型流体。1实验1．1TiO：．BacI：．H2(，纳米流体的制备采用”O，粒子’j质量分数为225％的Bacl：水溶液直接混合米制备纳米流体。因纳米粒子的粒径很小，具有巨大的比表面积和表面能，在制备、后处理和应用过程巾极易发隹团聚，故在实验中采用的TiO：为锐钛删纳米级粉体，为确定粉体是否发生团聚，实验前用透射电子显微镜TEM(荷兰PH

5、ILlPs，型号TEcRAI20)测试r其粒径大小(图】)．该纳米粒子的分散性很好，粒子近似·顺德职业技术学院院级科研项日(2f)07一KJl7)}_何铁渡，男，1980年5月生．讲师广东省佛山市，528333图l锐钛型纳米Ti()!的TEM图像第38卷第4期化工机械421球形(平均粒径为20nm)，没有发生团聚。称取一定量经过烘干的Ti0：粉体置于一千燥洁净的玻璃器皿中，加入已配制好的Bacl：水溶液，再加入亲水性的分散剂，并将混合液的pH值调到8左右，然后经超声波充分振荡，配成体积分数分别为0．167％、0．

6、283％、0．565％、1．130％的TiO：．Bacl：一H：0纳米流体。图2给出了体积分数为1．130％的纳米流体的TEM图像，可以看出TiO，纳米粒子均匀地分散在溶液中，没有明显的团聚现象。图2体积分敷为1．130％的TiO：·BaCI，-H：0纳米流体悬浮液TEM图像1．2Ti0：一Bacl：一H：O纳米流体的粘度测量1．2．1测量仪器测量粘度的仪器采用成都仪器厂生产的锥板粘度计(NxE-lB型)，选配可测量小粘度的A转子系统。NxE一1B是带有微电脑的锥板式旋转粘度计．可用于精密测量各种牛顿型液体的粘度

7、或非牛顿型液体的表观牯度”1，所用试样极少，带有LED数字显示器．微型打印机、超量程指示和转轴保护装置。测量结果经微电脑处理后，可自动将粘度、剪切速率、剪切应力以及样品编号等数据打印下来。试样温度可通过恒温浴槽Hs．4(B)精确控制，其温度波动范围为±O．1℃。1．2．2测量步骤在测量样品的粘度之前，测量了已知粘度的去离子水，其测量值与文献值的最大相对误差仅为1．12％，说明该粘度计能保证测量精度。然后在不同温度下测量各种体积分数TjO：．Bacl。．H：0纳米流体的粘度，考察温度和纳米粒子体积分数对粘度的影响。

8、另外，为了确定Ti0：．Bacl：．H：0纳米流体是否是牛顿型流体，还需测试不同翦切速率下的粘度值。测量粘度时，注意要在循环恒温浴槽水温平衡和试样杯温度稳定的状态下进行。一般可提前启动循环恒温浴槽。另外，需要特90注意粘度计同轴度允许误差的调整、锥板与测量杯底面间歇的调整以及仪器的水平平衡调整，并且样品中绝对不能有气泡。建议将样品放在测量杯中心，不要太分散，当转子锥体压盖