Lämmönsiirtonesteet – parempi tehokkuus ultraäänikäsitellyillä nanonesteillä

Ylitä lämmönsiirtonesteiden lämmönjohtavuuden rajat! Valmista stabiileja nanonesteitä ultraäänidispergoinnilla ja paranna lämmönjohtavuutta nanokokoisilla lämmönsiirtonesteillä. Hielscherin anturityyppiset ultraäänilaitteet ovat erittäin tehokkaita ja luotettavia dispergointilaitteita nanonesteiden valmistukseen.

Ultraäänidispergoinnin edut nanonestepohjaisissa lämmönsiirtonesteissä

Ultraäänellä dispergoiduille nanonesteille on ominaista poikkeuksellisen tasainen dispersio ja pitkäaikainen stabiilius, jotka parantavat lämmönsiirtonesteiden toimivuutta paremman lämmönjohtavuuden ansiosta.

• Parempi lämmönjohtavuus
  Tasainen dispersio kasvattaa nesteen kanssa vuorovaikutuksessa olevien nanohiukkasten tehollista pinta-alaa ja tehostaa lämmönsiirtoa johtumalla.
• Parempi pitkäaikainen stabiilius
  Ultraäänikäsitellyissä nanonesteissä sedimentaatio ja agglomeroituminen ovat merkittävästi vähäisempiä, mikä takaa ennustettavan ja tasaisen lämpöteknisen suorituskyvyn.
• Skaalattavuus ja toistettavuus
  Anturityyppiset ultraäänilaitteet, joiden lähtötehot ovat 100 W:sta 16 kW:iin, voidaan skaalata sekä laboratoriomittakaavan formulaatiokehitykseen että teolliseen tuotantoon, mikä mahdollistaa energiansyötön ja käsittelyajan tarkan hallinnan.
• Yhteensopivuus erilaisten nestejärjestelmien kanssa
  Ultraäänikäsittely soveltuu monenlaisiin perusnesteisiin – vedestä ja glykoleista korkean kiehumispisteen öljyihin ja ääriolosuhteissa käytettäviin synteettisiin lämmönsiirtonesteisiin.

Lämmönsiirtonesteet – parempia nanonesteinä

Lämmönsiirtonesteet (HTF) ovat lämpöjärjestelmien keskeisiä komponentteja monilla teollisuudenaloilla – aurinkosähkön tuotannosta ja kemikaalien valmistuksesta ajoneuvojen ja elektroniikan jäähdytykseen. Niiden ensisijaisena tehtävänä on sitoa, kuljettaa ja luovuttaa lämpöenergiaa tehokkaasti, ylläpitää toiminnan vakautta ja estää ylikuumeneminen sekä korkean että matalan lämpötilan ympäristöissä.
Perinteisiä lämmönsiirtonesteitä ovat vesi, etyleeniglykoli, mineraaliöljyt ja synteettiset nesteet. Lämpötilanhallinnan teknisten vaatimusten kasvaessa – erityisesti pienikokoisissa ja suuren tehotiheyden järjestelmissä – perinteisten nesteiden rajallinen lämmönjohtavuus on kuitenkin muodostumassa pullonkaulaksi.
Tässä nanonesteet tulevat mukaan kuvaan.
Nanonesteet ovat tarkoitukseen kehitettyjä nanohiukkasten kolloidisia suspensioita perusnesteissä. Hiukkasten koko on tyypillisesti alle 100 nm. Nämä nanohiukkaset – metallioksidit (esim. Al₂O₃, ZnO), metallit (esim. Cu, Ag) ja hiilipohjaiset rakenteet (esim. grafeeni, hiilinanoputket) – parantavat huomattavasti nesteen lämmönjohtavuutta, konvektiivista lämmönsiirtokerrointa ja ominaislämpökapasiteettia.
Ollakseen luotettavia ja käytännöllisiä nanonesteiden on täytettävä yksi ratkaiseva vaatimus: pitkäaikainen stabiilius. Ilman stabiilia ja tasaista dispersiota nanohiukkaset pyrkivät agglomeroitumaan, sedimentoitumaan tai reagoimaan perusnesteen kanssa – mikä vaarantaa lämpöteknisen suorituskyvyn lisäksi myös järjestelmän turvallisuuden ja pitkäikäisyyden.
 

Ultraäänihomogenisaattoreilla voidaan valmistaa stabiileja nanonesteitä, jotka täyttävät suorituskykyisten lämmönsiirtonesteiden valmistuksen vaatimukset.

Ultraäänidispergointilaitteet lämmönsiirtonesteiden valmistukseen

Ultraäänikäsittely – erityisesti anturityyppisillä ultraäänilaitteilla – on toimivaksi osoitettu, skaalattava menetelmä suorituskykyisten nanonesteiden valmistukseen, ja sillä saavutetaan erinomainen stabiilius ja toistettavuus.

Mutta mikä tekee ultraäänikäsittelystä niin tehokasta?
Ultraäänidispergoinnin erittäin tehokas toimintamekanismi perustuu akustiseen kavitaatioon: mikrokuplien muodostumiseen, kasvuun ja luhistumiseen nestemäisessä väliaineessa, kun siihen kohdistetaan suuritehoista, matalataajuista ultraääntä (tyypillisesti noin 20 kHz). Tämä fysikaalinen ilmiö synnyttää voimakkaita paikallisia leikkausvoimia, mikrosuihkuja ja iskuaaltoja, jotka ovat riittävän voimakkaita seuraaviin tarkoituksiin:

• Nanohiukkasten agglomeraattien ja aggregaattien hajottaminen
• Nanohiukkasten tasaisen dispersion saavuttaminen viskooseissa tai suuren pintajännityksen nesteissä
• Hiukkaspintojen kostumisen edistäminen perusnesteellä
• Hiukkaskoon pienentäminen (joissakin tapauksissa primäärihiukkasten kokoluokkaan asti)
• Lisäksi ultraäänikäsittely on ei-kemiallinen, vähän lisäaineita tarvitseva menetelmä, joka minimoi pinta-aktiivisten aineiden tai dispergointiaineiden tarpeen – ja säilyttää siten sekä nesteen että nanohiukkasten fysikaalis-kemialliset ominaisuudet.

 
Löydät erilaisten nanonesteformulaatioiden valmistusohjeita täältä!
Lue, miten ultraäänikäsittelyä käytetään faasimuutosmateriaalien parantamiseen!
 

Nanohiukkasten ultraäänidispergointi – tehokas hiukkaskoon pienentäminen ja tasainen dispersio

Hielscherin ultraäänilaitteet lämmönsiirtoon tarkoitettujen nanonesteiden valmistukseen

Ultraäänidispergoinnin käyttö nanonestepohjaisten lämmönsiirtonesteiden valmistuksessa on enemmän kuin käsittelymenetelmän valinta – se on välttämätöntä luotettavien ja suorituskykyisten lämmönhallintaratkaisujen saavuttamiseksi vaativissa ympäristöissä. Tutkimuksen tuodessa jatkuvasti esiin uusia nanohiukkasten kemiallisia koostumuksia ja perusnesteiden yhdistelmiä ultraäänikäsittely erottuu keskeisenä tekniikkana, joka mahdollistaa niiden käytännön toteutuksen.
Hielscherin ultraäänihomogenisaattoreita on saatavana pöytämallisina ja täysin teollisuuskäyttöön soveltuvina dispergointilaitteina, jotka mahdollistavat lineaarisen mittakaavan suurentamisen formulaatiotestauksesta kaupalliseen valmistukseen.

Ota yhteyttä ultraäänikäsittelyn asiantuntijoihimme, kun tarvitset teknistä toteutusta, laitesuosituksia tai yksityiskohtaisia prosessiparametreja, jotka on räätälöity omiin nanonestejärjestelmiisi.
 

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Saksassa valmistettua laatua

Hielscherin ultraäänilaitteet tunnetaan korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscherin ultraäänilaitteet selviytyvät helposti ankarista olosuhteista ja vaativista ympäristöistä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka panostaa erityisesti suorituskykyisiin ultraäänilaitteisiin, joissa yhdistyvät uusin teknologia ja käyttäjäystävällisyys. Hielscherin ultraäänilaitteet ovat luonnollisesti CE-vaatimusten mukaisia ja täyttävät UL:n, CSA:n ja RoHs:n vaatimukset.

Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista: