水基氧化石墨烯纳米流体表面张力实验研究.pdf

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1、第14卷第3期热科学与技术Vo1．14NO．32015年6月JournalofThermalScienceandTechnologyJun．2015文章编号：1671—8097(2015)03—0203—05DOI：10．13738／j．issn．1671—8097．2015．03．006水基氧化石墨烯纳米流体表面张力实验研究郑兆志，何钦波，刘玉东。(1．顺德职业技术学院广东高校热泵工程技术开发中心，广东佛山528333；2．重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆400044)摘要：以去离子水为基液，以氧化石

2、墨烯纳米粒子为添加剂，制备成水基氧化石墨烯纳米流体，研究纳米流体在不同浓度、温度以及不同纳米粒子粒径下的表面张力，表面张力采用吊环法进行测量。实验结果表明，纳米流体的表面张力随着质量分数增大而增大，但相对于去离子水，最大质量分数(o．1O)的纳米流体表面张力仅增加了2．90A；纳米流体的表面张力随着温度的升高而降低，但降低的幅度小于去离子水随温度的降低幅度；纳米流体的表面张力随着纳米粒子粒径的减小而降低。关键词：热工学；表面张力；纳米流体；氧化石墨烯中图分类号：TK121文献标识码：A流体中表面活性剂相对于纳米颗粒含量较少时

3、，0引言纳米流体表面张力与水非常接近；当表面活性剂气液界面的表面张力是流体重要的热物理性的含量增加到一定比例后，纳米流体的表面张力质，在能源化工过程优化、产品设计和理论计算方降低。Murshed和Nguyen[5]实验测量了水基面有着重要的应用。在吸收式制冷中，表面张力TiO纳米流体的表面张力，实验表明Ti0纳米与溶解度、导热系数和黏度等物性一样，深度影响流体比基液具有更低的表面张力，而且随温度升吸收质吸收制冷剂的能力，对制冷机组的整体性高，纳米流体表面张力降低。Zhu等测量了水能起着至关重要的作用[1]。研究发现，在溴化锂

4、基A1O。纳米流体的表面张力，结果显示，当添水溶液中添加少量添加剂可以强化溴化锂吸收式加A1：O。纳米颗粒的质量浓度为1g／L时，表面制冷机中吸收器的传热传质效果[3]。尽管对添加张力增大5。Chen等[7的研究表明，向去离子剂强化机理的解释还存在争议，但人们普遍认为，水中添加Ag纳米颗粒能明显降低水的表面张其原因在于添加剂改变了溴化锂水溶液的表面张力，但再向纳米流体中添加1PVP，纳米颗粒对力，在吸收表面诱发了马拉戈尼对流，并最终强化表面张力的影响消失了。Tanvir和Qiao[8将硼、了溴化锂溶液对水蒸气的吸收能力。添加

5、剂主要A1O。和碳纳米管分散到正葵烷和乙醇中，测量为正辛醇或异辛醇，添加纳米粒子的研究较少。了纳米流体的表面张力，结果表明纳米粒子的尺水基纳米流体是在水中以纳米粒子为添加剂寸、浓度和添加的分散剂都会影响纳米流体的表面经超声搅拌制备的均匀稳定的悬浮液，其表面张张力；相对于基液，碳纳米管和分散剂的添加减小力受温度、纳米粒子浓度、粒子种类、粒子尺寸、分了流体表面张力，相反，硼和Al。O。纳米粒子则增散剂的种类与添加量等因素影响，但尚无充足、完大了纳米流体的表面张力，且表面张力随着粒径整的实验数据。Kumar和Milanova_4研

6、究了水的增加(在临界半径范围内)明显增大。其他相关基碳纳米管纳米流体的表面张力，结果表明纳米文献3]也对纳米流体的表面张力进行了研究。收稿日期：2015-01—09：修回日期：2015—04—19．基金项目：国家自然科学基金面上资助项目(51276204)；广东高校热泵工程技术开发中心建设资助项目(KJZX-0058)作者简介：郑兆志(1963一)男，高级工程师，主要研究方向为纳米储能材料及强化传热．E—mail：zzz201@163．corn；何钦波(1980一)男，副教授，主要研究方向为纳米储能材料及强化传热．E—mai

7、l：heqinbook@sina．corn热科学与技术第l4卷本文以去离子水为基液，向其中添加氧化石墨(法国3S)，如图2所示。测定不同温度下纳米流烯纳米粒子，研究不同质量分数、不同粒径的纳米体的表面张力，需要使用恒温水浴调节温度。粒子以及温度对纳米流体表面张力的影响。本文对表面张力的实验研究，可以完善纳米流体的热物性数据，为吸收式制冷的工程计算提供物性参数。1表面张力测量液体表面张力的测量方法主要有毛细管上升法、吊环法、气泡最大压力法、滴重法[1，本文采用吊环法测量纳米流体的表面张力，其原理是：铂丝制成的圆吊环在纳米流体中

8、缓缓上升，当环与纳米流体液面脱离时，所需的最大拉力为F，此图2表面张力综合分析仪时F与拉起的重力mg相等，也和沿环周的表面Fig．2Comprehensiveanalyzerofsurfacetension张力反抗向上的拉力F相等。因为液膜有内外两面，所以圆环的周长为47cR，由受力平衡可