Охлаждащи течности на основата на топлопроводими нанофлуиди

Нанофлуидите, синтезирани чрез ултразвук, са ефективни охлаждащи течности и течности за топлообменници. Топлопроводимите наноматериали значително увеличават капацитета за топлообмен и разсейване на топлина. Ултразвуковата обработка е утвърдена при синтеза и функционализирането на топлопроводими наночастици, както и при производството на стабилни високоефективни нанофлуиди за охлаждане.

Влияние на нанофлуидите върху термохидравличните характеристики

Топлопроводността на даден материал е мярка за способността му да провежда топлина. За охлаждащите течности и топлоносителите (наричани също термични флуиди или термични масла) е желателна висока топлопроводност. Множество наноматериали притежават отлични топлопроводими свойства. За да се използва превъзходната топлопроводност на наноматериалите, като охлаждащи течности се използват така наречените нанофлуиди. Нанофлуидът е флуид, в който частици с нанометрови размери са суспендирани в основен флуид като вода, гликол или масло, където образуват колоиден разтвор. Нанофлуидите могат да имат значително по-висока топлопроводност в сравнение с течности без наночастици или по-големи частици. Материалът, размерът, вискозитетът, повърхностният заряд и стабилността във флуида на диспергираните наночастици влияят значително върху термичните характеристики на нанофлуидите. Нанофлуидите бързо придобиват все по-голямо значение в приложенията за топлообмен, тъй като показват превъзходни характеристики на топлообмен в сравнение с конвенционалните основни флуиди.
Ултразвуковото диспергиране е високоефективна, надеждна и утвърдена в промишлеността техника за производство на нанофлуиди с висок капацитет за топлообмен.

Нанофлуидите, синтезирани чрез ултразвук, са ефективни охлаждащи и топлообменни течности. Топлопроводимите наноматериали значително повишават топлообмена и способността за отвеждане на топлина. Ултразвуковата обработка е утвърден метод за синтез и функционализиране на топлопроводими наночастици, както и за производство на стабилни, високоефективни нанофлуиди за охлаждане.

Ултразвуковата обработка позволява да се използват пълноценно предимствата на частиците с наноразмери, като

• високо съотношение повърхност : обем за значително по-високи скорости на пренос на енергия и маса
• малка маса за много добра колоидна стабилност
• ниска инерция, която свежда ерозията до минимум

Тези характеристики, свързани с наноразмерите, придават на нанофлуидите изключителната им топлопроводност. Ултразвуковото диспергиране е най-ефективната техника за производство на функционализирани наночастици и нанофлуиди.

Нанофлуиди с превъзходна топлопроводност, произведени чрез ултразвук

Вече е доказано, че множество наноматериали – като CNTs, силициев диоксид, графен, алуминий, сребро, борен нитрид и много други – увеличават топлопроводността на топлоносителите. По-долу можете да намерите примерни резултати от изследвания на топлопроводими нанофлуиди, приготвени чрез ултразвукова обработка.

Производство на нанофлуиди на основата на алуминий чрез ултразвук

Buonomo et al. (2015) демонстрират подобрената топлопроводност на нанофлуиди с Al2O3, приготвени чрез ултразвукова обработка.
За да диспергират равномерно наночастиците Al2O3 във вода, изследователите използват ултразвуковия апарат със сонда Hielscher UP400S. Деагломерацията и диспергирането на алуминиевите частици чрез ултразвук водят до размер на частиците приблизително 120 nm за всички нанофлуиди – независимо от концентрацията на частиците. При по-високи температури топлопроводността на нанофлуидите се увеличава в сравнение с чистата вода. При концентрация на частиците Al2O3 от 0,5% и стайна температура 25°C увеличението на топлопроводността е само около 0,57%, но при 65°C тази стойност нараства до около 8%. При обемна концентрация от 4% увеличението нараства от 7,6% до 14,4% с повишаване на температурата от 25°C до 65°C.
[срв. Buonomo et al., 2015]

Производство на нанофлуиди на основата на борен нитрид чрез ултразвукова обработка

Ilhan et al. (2016) изследват топлопроводността на нанофлуиди на основата на хексагонален борен нитрид (hBN). За тази цел серия от добре диспергирани, стабилни нанофлуиди, съдържащи наночастици hBN със среден диаметър 70 nm, се произвежда чрез двуетапен метод, включващ ултразвукова обработка и повърхностноактивни вещества като натриев додецилсулфат (SDS) и поливинилпиролидон (PVP). Ултразвуково диспергираният нанофлуид hBN–вода показва значително увеличение на топлопроводността дори при много ниски концентрации на частиците. Ултразвуковата обработка с апарата със сонда UP400S намалява средния размер на агрегатите до диапазона 40–60 nm. Изследователите заключават, че големите и плътни агрегати от борен нитрид, наблюдавани в необработено сухо състояние, се разрушават чрез ултразвукова обработка и добавяне на повърхностноактивни вещества. Това прави ултразвуковото диспергиране ефективен метод за приготвяне на нанофлуиди на водна основа с различни концентрации на частиците.
[срв. Ilhan et al., 2016]

„Ултразвуковата обработка е най-широко използваният в литературата процес за повишаване на стабилността на нанофлуидите.“ [Ilhan et al., 2016] Също и в промишленото производство ултразвуковата обработка днес е най-ефективната, надеждна и икономична техника за получаване на дълготрайно стабилни нанофлуиди с изключителни експлоатационни характеристики.

Промишлени ултразвукови апарати за производство на охлаждащи течности

Научно доказани, утвърдени в промишлеността – ултразвукови апарати Hielscher за производство на нанофлуиди
Ултразвуковите диспергатори с високо срязване са надеждни машини за непрекъснато производство на високоефективни охлаждащи течности и топлоносители. Смесването чрез ултразвук е известно със своята ефективност и надеждност – дори при взискателни условия на смесване.
Оборудването на Hielscher Ultrasonics позволява приготвянето на нетоксични, неопасни нанофлуиди, някои от които са дори подходящи за контакт с храни. Същевременно всички наши ултразвукови апарати са високоефективни, надеждни, безопасни за работа и много здрави. Проектирани за работа 24/7, дори нашите настолни и средноразмерни ултразвукови апарати могат да произвеждат забележителни обеми.
Прочетете повече за ултразвуковото производство на нанофлуиди или се свържете с нас още сега, за да получите задълбочена консултация и безплатна оферта за ултразвуков диспергатор!

Таблицата по-долу дава представа за приблизителния капацитет за обработка на нашите ултразвукови апарати:

В това видео Ви показваме ултразвукова система с мощност 2 киловата за проточна работа, разположена в шкаф с възможност за продухване. Hielscher доставя ултразвуково оборудване за почти всички отрасли, включително химическата, фармацевтичната и козметичната промишленост, нефтохимичните процеси, както и процесите на екстракция с разтворители. Този шкаф от неръждаема стомана с възможност за продухване е проектиран за работа във взривоопасни зони. За тази цел клиентът може да продухва уплътнения шкаф с азот или свеж въздух, за да предотврати проникването на запалими газове или пари в него.