Folgende Inhalte werden in diesen Artikeln erklärt:
- Nanofluid Definition | Was ist Nanofluid?
- Was ist Basisflüssigkeit?
- Wie macht man ein Nanofluid?
- Was ist Hybrid-Nanofluid?
- Verwendung von Nanofluid Anwendungen von Nanofluid
- Arten von Nanofluid und seine Poperties
Nanofluid Definition | Was ist Nanofluid?
Nanoflüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die aus einer Basisflüssigkeit mit darin suspendierten nanoskaligen Partikeln (1–100 nm) besteht. Nanopartikel, die in dieser Art von Studien verwendet werden, bestehen aus einem Metall oder Metalloxid, erhöhen die Leitung und Konvektion und ermöglichen eine bessere Wärmeübertragung. In den letzten Jahren hat der Hochgeschwindigkeitsfortschritt in der Nanotechnologie das Auftauchen von Kühlmitteln der neuen Generation genannt Nanofluid.
Nehmen wir ein Beispiel, siehe Abbildung unten. Die CuO (Metalloxid) -Nanopartikel werden zugegeben, um Nanofluid mit einem Volumenanteil von 0.25% CuO herzustellen. Das Nanopartikel ist in destilliertem Wasser (Basisflüssigkeit) dispergiert. Das Tensid Natriumdodecylsulfat (SDS) wird dem Nanofluid zur Stabilität von Nanopartikeln zugesetzt.
Was ist Basisflüssigkeit?
Die Nanopartikel sind in einem gewöhnlichen flüssigen Kühlmittel wie destilliertem Wasser, Ethylenglykol, Öl, Kältemitteln usw. suspendiert. Dieses weit verbreitete gewöhnliche Kühlmittel ist als Basisflüssigkeit bekannt.
Möglicherweise haben Sie bemerkt, dass der Mechaniker das Kühlmittel gewechselt oder Kühlmittel in Ihren Autokühler gegossen hat. Erinnerst du dich an seine Farbe? Ja, es ist grün. Diese grün gefärbte Flüssigkeit (Kühlmittel) ist Ethylenglykol.
Lassen Sie uns über Basisöl wissen. Möglicherweise haben Sie bemerkt, dass ein Mechaniker das Öl von Ihrem Auto oder Fahrrad gewechselt hat. Es ist Schmier- und Getriebesystemöl. Diese Art von Öl kann eine Basisflüssigkeit für die Herstellung von Nanofluid sein.
Wie macht man ein Nanofluid?
Die Vorbereitung von Nanofluid kann durch Befolgen zweier weit verbreiteter Methoden möglich sein. Es wird durch Dispergieren von Nanopartikeln in Basisflüssigkeit mit a hergestellt magnetisch Rührer und Ultraschallgerät, wie in Abbildung „Vorbereitung von Nanofluid: Ultraschallgerät“ gezeigt.
Es gibt zwei Arten von Rührern, die zum Dispergieren von Partikeln in Basisflüssigkeit verwendet werden, eine ist die magnetische und eine andere ist die mechanische. Das andere Laborinstrument, das als Ultraschallbeschaller bezeichnet wird, ist ebenfalls für eine ordnungsgemäße Dispersion erforderlich.
Zwei-Schritt-Methode
Das zweistufige Verfahren ist das am weitesten verbreitete Verfahren zur Herstellung von Nanofluid. Die chemischen und physikalischen Prozesse werden verwendet, um trockenes Pulver aus Nanopartikeln herzustellen.
Das Partikelpulver wird in die Basisflüssigkeit gegeben. Der zweite Schritt könnte intensives Magnetkraftrühren oder Ultraschallrühren sein. Das zweistufige Verfahren ist das wirtschaftliche Verfahren zur Herstellung von Nanofluid in loser Schüttung, da der Bedarf an Nanofluid mit neuen Anwendungen steigt.
Verwendung von Tensid in Nanofluid
Die Nanopartikel haben eine große Oberfläche und Oberflächenaktivität, die zu Aggregaten führen. Die Verwendung eines Tensids ist eine bequeme Methode, um eine gute Stabilität zu erhalten. Die Funktionalität der Tenside unter hohen Temperaturen ist jedoch auch ein großes Problem, insbesondere für Hochtemperaturanwendungen.
Ein-Schritt-Methode
Eastman schlug eine einstufige Methode zur Dampfkondensation vor. Es wird verwendet, um Cu / Ethylenglykol (EG) -Nanofluid herzustellen, um die Agglomeration von Nanopartikeln zu begrenzen.
Durch die Verwendung einer einstufigen Aufbereitungsmethode wird eine Ausbreitung der Partikel in der Flüssigkeit vermieden. Einige Funktionen werden bei dieser Methode nicht benötigt. Bei dieser Methode entfällt das Trocknen der Partikel, die Lagerung des Materials und das Verteilen. Bei der einstufigen Methode ist die Agglomeration begrenzt. es erhöht auch die Stabilität des Nanofluids.
Vakuummethode - SANSS
(Vollform Submerged -arc-Nanopartikel-Synthesesystem)
Es ist eine der Herstellungsmethoden von Nanofluid mit guter Effizienz. Bei diesem Verfahren werden verschiedene dielektrische Flüssigkeiten verwendet
Die Form von Nanopartikeln ist unterschiedlich unterschiedlich. Das Verfahren vermeidet die unerwünschte Partikelaggregation ziemlich gut. Diese Methode weist einige Nachteile auf. Im Nanofluid ist noch etwas Reaktant vorhanden.
Was ist ein Hybrid-Nanofluid?
Ein Hybridmaterial ist eine Kombination aus physikalischen und chemischen Eigenschaften von zwei oder mehr Materialien. Die zwei oder mehr Nanopartikel sind in einer Basisflüssigkeit dispergiert, um die gewünschten Eigenschaften für einzelne Anwendungen zu erreichen. Die Herstellung von Nanofluid mit zwei oder mehr ähnlichen oder unterschiedlichen Nanopartikeln ist als Hybrid-Nanofluid beliebt. Die Arbeiten an hybriden Nanofluiden werden nicht umfassend durchgeführt.
Es gibt noch viele experimentelle Studien zu Hybrid-Nanofluid, die noch durchgeführt werden müssen. Die allgemein verwendeten Hybrid-Nanofluide sind Al2O3/ Cu, Al2O3/ CNT, Cu / TiO2, CNT / Fe3O4, usw.
Das hybride Nanofluid ist ein neues Forschungsgebiet für Forscher der Thermotechnik, um ein verbessertes Kühlsystem zu erhalten.
Verwendung von Nanofluid
Nanofluid kann für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden. Diese Nutzungen beeinträchtigen die Energieübertragung nicht wesentlich, sie können jedoch den Grundbedarf an konventionellem Kraftstoff, elektrischer Energie oder Gas verringern. Lesen wir einige wichtige Anwendungen von Nanoflüssigkeiten
Kühlung elektronischer Geräte
Die Forschung an der Elektronik legt nahe, dass die Verwendung von Nanofluid eine überlegene Wärmeübertragung bewirken kann. Die Dampfkammer verwendet Nanofluid für eine bessere Wärmeübertragung.
Mantelwasserflüssigkeit im Stromgenerator
Die Verwaltung des Maschinenraums ist das Hauptproblem aller Kraftfahrzeuge. Die Größe der Komponente (Kühlung) kann nur reduziert werden, wenn wir die Wärmeübertragungsleistung der Teile verbessern. Das Nanofluid ist eine der Optionen zur Verbesserung der Leistung von Teilen und zur Entwicklung der Kompaktheit.
Solarenergie - thermisches Energiesystem
Um die Sonnenstrahlung zu absorbieren, wird das Arbeitsmedium durch eine Solarthermieanlage geleitet. Der Energie absorbiert Die Flüssigkeit wird für andere Zwecke zum Wärmetauscher geleitet. Die Solaranlage Energie absorbiert durch Arbeitsflüssigkeit wird im Allgemeinen für andere Anwendungen zum Wärmetauscher übertragen.
Kühlöl im Transformator
Der Transformator ist ein elektrisches Gerät zur Kraftübertragung. Die im Transformator erzeugte Wärme wird vom Öl absorbiert. Wenn wir dem Kühlöl Nanopartikel hinzufügen. Die Leistung des Transformators kann verbessert werden.
Andere Verwendung von Nanofluid im Bereich der Verbesserung der Wärmeübertragung:
Kühlprozess
Der Kühlprozess arbeitet an verschiedenen thermodynamischen Kreisläufen. Das Arbeitsmedium bei diesem Prozess ist Kältemittel. Die thermischen Eigenschaften einiger Kältemittel können durch Verwendung von Nanopartikeln verbessert werden.
Kühlung System der Kernenergie
Die enorme Wärmemenge entsteht in der Kernspaltung. Es ist erforderlich, eine ordnungsgemäße Kühlung des Systems zu gewährleisten. Das Nanofluid ist ein Vorlauffluid, das in einem nuklearen Kühlsystem verwendet werden kann.
Arten von Nanofluid
Die Arten von Nanofluiden hängen von der Verwendung verschiedener Arten von Nanopartikeln und Basisflüssigkeiten ab. Es gibt drei Arten von Nanopartikeln, wie reine Metall-, Metalloxid- und Carbid-basierte Nanopartikel. Diese Partikel sind in verschiedenen Basisflüssigkeiten wie Wasser, Wasser / Ethylenglykol, Öl, Ethylenglykol usw. dispergiert.
| Reines Metall | Metalloxide | Karbid |
| Al | Al2O3 | Diamond |
| Cu | CuO | Graphite |
| Fe | Fe2O3, Fe3O4 | Einwandige Nanoröhre |
| Ag | Ag2O | Mehrwandige Nanoröhren |
| Zn | ZnO | |
| Ti | TiO2 |
Eigenschaften von Nanofluid
Die Wärmeleitfähigkeit ist eine der entscheidenden Eigenschaften im Zusammenhang mit der Wärmeübertragung für Nanofluid. Es hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu Standardkühlflüssigkeit und ist ein wesentliches Merkmal für viele Anwendungen. Die Verwendung von Kupfernanopartikeln mit Ethylenglykol führt zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit um 40% im Vergleich zur Basisflüssigkeit.
Alle Prozesse weisen darauf hin, dass die Wärmeleitfähigkeit für ein ordnungsgemäßes Kühlsystem in allen Geräten grundlegend ist. Im Kühlsystem wird dieser Verbesserung der Wärmeübertragung eine große Oberfläche und eine hohe Wärmeleitfähigkeit zugeschrieben.
Das Verhältnis von Oberfläche und Volumen ist ein Hauptkriterium für die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit. Dieses Verhältnis kann durch Verwendung kleiner Nanopartikel erhöht werden. Die Wärmeleitfähigkeit wird durch Verwendung einer höheren Konzentration der Partikel erhöht.
Die Eigenschaften wie Dichte, Viskosität, spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit sind für Basisflüssigkeit bekannt. Die Eigenschaften von Nanofluid können theoretisch durch Korrelationen berechnet werden, die von verschiedenen Forschern vorgeschlagen wurden. Diese Eigenschaften können auch mit mehreren Instrumenten experimentell im Labor gemessen werden.
Die Dichte von Nanofluid kann unter Verwendung der Korrelation als berechnet werden
Wo ρpund ρbfsind die Dichte der Nanopartikel bzw. die Basisflüssigkeit und фist die Volumenkonzentration (% w / w) der in der Basisflüssigkeit dispergierten Nanopartikel. Gemäß der Idee der starken Flüssigkeitskombination wird die spezifische Wärme von Nanofluid wie folgt angegeben:
Wo cppund cpbfsind die spezifische Wärme der Nanopartikel bzw. der Basisflüssigkeit. Die Viskosität von Nanofluid kann aus der folgenden Gleichung erhalten werden:
Kredit Einstein 1906
a ist in der Viskositätsgleichung konstant und sein Wert beträgt 14.4150, um die Viskosität zu berechnen. Diese Formel wird grundsätzlich für die Brownsche Bewegung von Partikeln in Flüssigkeit angegeben. Eine bekannte Formel zur Berechnung der Wärmeleitfähigkeit von Nanofluid ist das Kang-Modell, das in folgender Form ausgedrückt wird:
Kredit Hamilton und Crosser (1962)
Fragen und Antworten
Was ist Nanofluid?
Es ist eine Vorlaufflüssigkeit. Es wird hergestellt, indem Nanopartikel in der Basisflüssigkeit dispergiert werden.
Was ist Basisflüssigkeit?
Die Basisflüssigkeit ist eine herkömmliche Kühlflüssigkeit. Es wird zur Herstellung von Nanofluid verwendet.
Nennen Sie die Beispiele einiger häufig verwendeter Nanopartikel zur Herstellung von Nanofluid.
Die üblicherweise verwendeten Nanopartikel sind Kupfer (Cu), Aluminium (Al), Eisen (Fe), Aluminiumoxid (Al)2O3), Kupferoxid (CuO), Titanoxid (TiO2 ), Etc.
Was sind weit verbreitete Herstellungsverfahren für Nanofluid?
Es gibt zwei weit verbreitete Methoden, die wie folgt erwähnt werden:
- Zwei-Schritt-Methode
- Ein-Schritt-Methode
Wie ist die Stabilität von Nanofluid?
Die Stabilität kann angegeben werden, wie lange das Partikel in der Basisflüssigkeit dispergiert bleibt. Technisch gesehen ist das höher stabile Nanofluid eines, das weniger Sedimentation aufweist.
Was ist die Verwendung von Tensid bei der Herstellung von Nanofluid?
Das Tensid wird in Nanofluid verwendet, um seine Stabilität zu erhöhen. Das üblicherweise verwendete Tensid ist Natriumdodecylsulfat (SDS).
Warum wurde hybrides Nanofluid zu einem neuen Forschungsthema?
Die individuelle Anwendung benötigt die gewünschten Materialeigenschaften. Um wahrscheinliche Eigenschaften in Nanofluid zu erhalten, werden mehr als ein Nanopartikel in die Basisflüssigkeit gegeben.
Warum führt die Verwendung von Nanofluid zu einer verbesserten Wärmeübertragung?
Das Nanofluid ist ein fortschrittliches Fluid mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit, da die Partikel mit Nanogröße mehr Oberfläche für die Wärmeübertragung bieten.
Wie kann Nanofluid die Größe des Wärmetauschers reduzieren?
Das Konventionskühlmittel, das in verwendet wird Wärmetauscher zeigt im Vergleich zu Nanofluid eine geringere Wärmeübertragung. Die Verwendung von Nanofluid erfordert im Vergleich zu herkömmlichen Kühlmitteln einen proportional kleineren Wärmetauscher.
Zusammenfassung
Dieser Artikel befasst sich mit der grundlegenden Einführung von Nanofluid, der Herstellung von Nanofluid, der Anwendung von Nanofluid und den Eigenschaften von Nanofluid. In letzter Zeit ist es Vorlaufkühlmittel in Wärmeübertragungsanwendungen. Der Anwendungsbereich von Nanofluid ist in der heutigen Welt der Nanotechnologie groß. Das Nanofluid und seine Anwendungen können ein gutes Thema für Studenten und Forscher für die Projektarbeit sein.
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Ich bin Deepak Kumar Jani und promoviere in Mechanik und erneuerbaren Energien. Ich verfüge über fünf Jahre Lehrerfahrung und zwei Jahre Forschungserfahrung. Meine Interessengebiete sind Wärmetechnik, Automobiltechnik, mechanische Messung, technisches Zeichnen, Strömungsmechanik usw. Ich habe ein Patent zum Thema „Hybridisierung grüner Energie zur Stromerzeugung“ angemeldet. Ich habe 17 Forschungsarbeiten und zwei Bücher veröffentlicht.
Ich freue mich, Teil von Lambdageeks zu sein und möchte den Lesern einige meiner Fachkenntnisse auf einfache Weise präsentieren.
Abgesehen von Wissenschaft und Forschung wandere ich gerne in der Natur, fange die Natur ein und wecke bei den Menschen ein Bewusstsein für die Natur.
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