Jahutusvedelikud, mis põhinevad termojuhtivatel nanovedelikel
Ultraheli sünteesitud nanovedelikud on tõhusad jahutusvedelikud ja soojusvaheti vedelikud. Termojuhtivad nanomaterjalid suurendavad märkimisväärselt soojusülekannet ja soojuse hajutamise võimet. Sonikatsioon on hästi välja kujunenud termojuhtivate nanoosakeste sünteesil ja funktsionaliseerimisel, samuti stabiilsete kõrge jõudlusega nanovedelike tootmisel jahutusrakenduste jaoks.
Nanofluidiline mõju termohüdraulilisele jõudlusele
Materjali soojusjuhtivus on selle soojuse juhtimise võime mõõt. Jahutusvedelike ja soojusülekandevedeliku (mida nimetatakse ka termiliseks vedelikuks või termaalõliks) puhul soovitakse suurt soojusjuhtivust. Paljudel nanomaterjalidel on suurepärased termojuhtivad omadused. Nanomaterjalide parema termilise soodumuse kasutamiseks kasutatakse jahutusvedelikena nn nanovedelikke. Nanovedelikud on vedelik, milles nanomeetri suurused osakesed suspendeeritakse baasvedelikus nagu vesi, glükool või õli, kus nad moodustavad kolloidlahuse. Nanovedelikud võivad oluliselt suurendada soojusjuhtivust võrreldes vedelikega, millel ei ole nanoosakesi ega suuremaid osakesi. Dispergeeritud nanoosakeste materjal, suurus, viskoossus, pinnalaeng ja vedeliku stabiilsus mõjutavad oluliselt nanovedelike termilist jõudlust. Nanovedelikud omandavad soojusülekanderakendustes kiiresti tähtsust, kuna neil on tavaliste baasvedelikega võrreldes parem soojusülekande jõudlus.
Ultraheli dispersioon on väga tõhus, usaldusväärne ja tööstuslikult loodud tehnika nanovedelike tootmiseks suure jõudlusega soojusülekande võimsusega.
UP400St, 400W võimas ultraheli protsessor suurepärase soojusjuhtivusega nanovedelike tootmiseks.
- kõrge pind : mahu suhe oluliselt suurema energia ja massiülekande kiiruse jaoks
- madal mass väga hea kolloidse stabiilsuse tagamiseks
- madal inerts, mis minimeerib erosiooni
Need nanosuurusega seotud omadused annavad nanovedelikele erakordse soojusjuhtivuse. Ultraheli dispersioon on kõige tõhusam meetod funktsionaliseeritud nanoosakeste ja nanovedelike tootmiseks.
Ultraheli toodetud nanovedelikud, millel on suurepärane termiline soodumus
Arvukad nanomaterjalid – nagu CNT-d, ränidioksiid, grafeen, alumiinium, hõbe, boornitriid ja paljud teised – on juba tõestatud, et see suurendab soojusülekandevedelike termilist soodustatavust. Allpool leiate ultraheli all valmistatud termojuhtivate nanovedelike eeskujulikke uurimistulemusi.
Alumiuniumipõhine nanofluidi tootmine ultraheliga
(2015) näitasid ultraheli all valmistatud Al2O3 nanovedelike paremat soojusjuhtivust.
Al2O3 nanoosakeste ühtlaseks hajutamiseks vette kasutasid teadlased Hielscheri sondi tüüpi ultrasonikaatorit UP400S. Ultraheliga deaglomeeritud ja dispergeeritud alumiiniumiosakesed andsid kõigi nanovedelike osakeste suuruse umbes 120 nm – sõltumatult osakeste kontsentratsioonist. Nanovedelike soojusjuhtivus suurenes kõrgematel temperatuuridel võrreldes puhta veega. 0,5% Al2O3 osakeste kontsentratsiooniga toatemperatuuril 25 °C on soojusjuhtivuse tõus vaid umbes 0,57%, kuid 65 °C juures tõuseb see väärtus umbes 8% -ni. Kui mahukontsentratsioon on 4%, läheb täiustus 7.6% -lt 14.4% -le, temperatuur tõuseb 25 ° C-lt 65 ° C-ni.
[vrd Buonomo et al., 2015]
Veepõhiste boornitriidi nanovedelike osakeste suuruse jaotus erineva boornitriidi kontsentratsiooniga pärast ultraheliuuringut UP400S (a) 0,1% hBN, (b) 0,5% hBN, (c) 2% hBN
(Uuring ja graafikud: © Ilhan et al., 2016)
Boornitriidil põhinev nanovedeliku tootmine ultrahelitöötluse abil
(2016) uurisid kuusnurkse boornitriidi (hBN) baasil nanovedelike soojusjuhtivust. Selleks toodetakse kaheastmelise meetodiga rida hästi dispergeeritud, stabiilseid nanovedelikke, mis sisaldavad hBN nanoosakesi keskmise läbimõõduga 70 nm, mis hõlmab ultraheli ja pindaktiivseid aineid nagu naatriumdodetsüülsulfaat (SDS) ja polüvinüülpürrolidoon (PVP). Ultraheli dispergeeritud hBN-vee nanofluid näitab märkimisväärset soojusjuhtivuse suurenemist isegi väga lahjendatud osakeste kontsentratsioonide korral. Sonikatsioon sondi tüüpi ultrasonikaatoriga UP400S vähendas agregaatide keskmist osakeste suurust 40–60 nm vahemikuni. Teadlased järeldavad, et suured ja tihedad boornitriidi agregaadid, mida täheldati töötlemata kuivas olekus, purustatakse ultraheli protsessi ja pindaktiivsete ainete lisamisega. See muudab ultraheli dispersiooni tõhusaks meetodiks erinevate osakeste kontsentratsioonidega veepõhiste nanovedelike valmistamiseks.
[vrd Ilhan et al., 2016]
STEM-pilt, mis näitab ultraheli dispergeeritud etüleenglükooli (EG) morfoloogiat- põhineb hBN nanofluidil 0, 5% osakeste mahu kontsentratsiooniga.
(Uuring ja graafikud: © Ilhan et al., 2016)
“Ultraheli on kirjanduses kõige laialdasemalt kasutatav protsess nanovedelike stabiilsuse suurendamiseks.” [Ilhan et al., 2016] Ja ka tööstuslikus tootmises on ultrahelitöötlus tänapäeval kõige tõhusam, usaldusväärsem ja ökonoomsem tehnika, et saada pikaajalisi stabiilseid nanovedelikke, millel on silmapaistev jõudlus.
Tööstuslikud ultrasonikaatorid jahutusvedeliku tootmiseks
Teaduslikult tõestatud, tööstuslikult loodud – Hielscheri ultrasonikaatorid nanofluidi tootmiseks
Ultraheli suure nihkega dispergeerijad on usaldusväärsed masinad suure jõudlusega jahutusvedelike ja soojusülekandevedelike pidevaks tootmiseks. Ultraheli juhitud segamine on tuntud oma tõhususe ja usaldusväärsuse poolest – isegi siis, kui kehtivad nõudlikud segamistingimused.
Hielscher Ultrasonics seadmed võimaldavad valmistada mittetoksilisi, mitteohtlikke, mõningaid isegi toidukvaliteediga nanovedelikke. Samal ajal on kõik meie ultrasonikaatorid väga tõhusad, usaldusväärsed, ohutud ja väga tugevad. Ehitatud 24/7 tööks, isegi meie pink-top ja keskmise suurusega ultrasonikaatorid on võimelised tootma märkimisväärseid mahtusid.
Loe lähemalt nanovedelike ultraheli tootmise kohta või võtke meiega kohe ühendust, et saada põhjalikku konsultatsiooni ja tasuta ettepanekut ultraheli dispergeerija kohta!
Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:
| partii Köide | flow Rate | Soovitatavad seadmed |
|---|---|---|
| 1 kuni 500 ml | 10 kuni 200 ml / min | UP100H |
| 10 kuni 2000 ml | 20 kuni 400 ml / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 kuni 20 l | 0.2 kuni 4 l / min | UIP2000hdT |
| 10 kuni 100 l | 2 kuni 10 l / min | UIP4000hdT |
| 15 kuni 150 l | 3 kuni 15 l/min | UIP6000hdT |
| e.k. | 10 kuni 100 l / min | UIP16000 |
| e.k. | suurem | klastri UIP16000 |
Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.
Kirjandus/viited
- B. Buonomo, O. Manca, L. Marinelli, S. Nardini (2015): Effect of temperature and sonication time on nanofluid thermal conductivity measurements by nano-flash method. Applied Thermal Engineering 2015.
- Beybin İlhan, Melike Kurt, Hakan Ertürk (2016): Experimental investigation of heat transfer enhancement and viscosity change of hBN nanofluids. Experimental Thermal and Fluid Science, Volume 77, 2016. 272-283.
- Oldenburg, S., Siekkinen, A., Darlington, T., Baldwin, R. (2007): Optimized Nanofluid Coolants for Spacecraft Thermal Control Systems. SAE Technical Paper, 2007.
- Mehdi Keyvani, Masoud Afrand, Davood Toghraie, Mahdi Reiszadeh (2018): An experimental study on the thermal conductivity of cerium oxide/ethylene glycol nanofluid: developing a new correlation. Journal of Molecular Liquids, Volume 266, 2018, 211-217.
Faktid Tasub teada
Miks on nanovedelikud head jahutamiseks ja soojusülekandeks?
Uus jahutusvedelike klass on nanovedelikud, mis koosnevad baasvedelikust (nt vesi), mis toimib nanosuuruses osakeste kandjavedelikuna. Baasvedelikku hajutatud spetsiaalselt kavandatud nanoosakesed (nt nanosuuruses CuO, alumiiniumoksiid titaandioksiid, süsiniknanotorud, ränidioksiid või metallid nagu vask, hõbenanovardad) võivad oluliselt suurendada saadud nanovedeliku soojusülekandevõimet. See muudab nanovedelikud erakordseteks suure jõudlusega jahutusvedelikeks.
Spetsiaalselt valmistatud nanovedelike kasutamine, mis sisaldavad termojuhtivaid nanoosakesi, võimaldab oluliselt parandada soojusülekannet ja hajumist; nt hõbeda nanovardad läbimõõduga 55±12 nm ja keskmise pikkusega 12,8 μm 0,5 vol.% suurendasid vee soojusjuhtivust 68% ja 0,5 vol.% hõbeda nanorodid suurendasid etüleenglükoolil põhineva jahutusvedeliku soojusjuhtivust 98%. Alumiiniumoksiidi nanoosakesed 0, 1% juures võivad suurendada vee kriitilist soojusvoogu kuni 70%; Osakesed moodustavad jahutatud objektil kareda poorse pinna, mis soodustab uute mullide teket ja nende hüdrofiilne olemus aitab neid seejärel eemale lükata, takistades aurukihi moodustumist. Nanofluid, mille kontsentratsioon on üle 5%, toimib nagu mitte-Newtoni vedelikud. (vrd (Oldenburg et al., 2007)
Metalli nanoosakeste lisamine soojusjuhtimissüsteemides kasutatavatele jahutusvedelikele võib oluliselt suurendada baasvedeliku soojusjuhtivust. Selliseid metallist nanoosakeste-vedelike komposiitmaterjale nimetatakse nanovedelikeks ja nende kasutamine jahutusvedelikena võib vähendada kosmoseaparaatide soojusjuhtimissüsteemide kaalu- ja võimsusnõudeid. Nanovedelike soojusjuhtivus sõltub nanoosakeste kontsentratsioonist, suurusest, kujust, pinnakeemiast ja agregatsiooni olekust. Uuriti nanoosakeste laadimiskontsentratsiooni ja nanoosakeste kuvasuhte mõju vee ja etüleenglükoolipõhiste jahutusvedelike soojusjuhtivusele ja viskoossusele. Hõbeda nanovardad läbimõõduga 55 ± 12 nm ja keskmise pikkusega 12, 8 ± 8, 5 μm kontsentratsioonil 0, 5 mahuprotsenti suurendasid vee soojusjuhtivust 68%. Etüleenglükoolil põhineva jahutusvedeliku soojusjuhtivust suurendati 98% hõbedase nanorodi laadimiskontsentratsiooniga 0,5% mahust. Pikematel nanorodidel oli soojusjuhtivusele suurem mõju kui lühematel nanorodidel sama laadimistihedusega. Kuid pikemad nanorodid suurendasid ka baasvedeliku viskoossust suuremal määral kui lühemad nanorodid.
(Oldenburg et al., 2007)
Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid Lab et tööstuslik suurus.