Hővezető nanofluidumokon alapuló hűtőfolyadékok

Az ultrahanggal szintetizált nanofluidumok hatékony hűtőfolyadékok és hőcserélőkben használható folyadékok. A hővezető nanoanyagok jelentősen növelik a hőátadási és hőelvezetési kapacitást. Az ultrahangos kezelés jól bevált eljárás a hővezető nanorészecskék szintézisében és funkcionalizálásában, valamint a hűtési alkalmazásokhoz használt stabil, nagy teljesítményű nanofluidumok előállításában.

A nanofluidumok hatása a termohidraulikai teljesítményre

Egy anyag hővezető képessége azt fejezi ki, hogy az anyag mennyire képes vezetni a hőt. A hűtőfolyadékok és a hőátadó folyadékok (más néven termikus folyadékok vagy termoolajok) esetében nagy hővezető képesség kívánatos. Számos nanoanyag kiváló hővezetési tulajdonságokkal rendelkezik. A nanoanyagok kiemelkedő hővezető képességének kihasználására úgynevezett nanofluidumokat használnak hűtőfolyadékként. A nanofluidum olyan folyadék, amelyben nanométeres méretű részecskék vannak szuszpendálva egy alapfolyadékban, például vízben, glikolban vagy olajban, ahol kolloid oldatot alkotnak. A nanofluidumok hővezető képessége jelentősen nagyobb lehet a nanorészecskéket vagy nagyobb részecskéket nem tartalmazó folyadékokénál. A diszpergált nanorészecskék anyaga, mérete, viszkozitása, felületi töltése és folyadékstabilitása jelentősen befolyásolja a nanofluidumok termikus teljesítményét. A nanofluidumok gyorsan növekvő jelentőségre tesznek szert a hőátadási alkalmazásokban, mivel a hagyományos alapfolyadékokhoz képest kiemelkedő hőátadási teljesítményt nyújtanak.
Az ultrahangos diszpergálás rendkívül hatékony, megbízható és az iparban bevált technológia nagy hőátadási kapacitású nanofluidumok előállítására.

Az ultrahanggal előállított nanofluidumok hatékony hűtő- és hőcserélő folyadékok. A hővezető nanoanyagok jelentősen növelik a hőátadási és hőelvezetési képességet. Az ultrahangos kezelés bevált módszer a hővezető nanorészecskék szintézisére és funkcionalizálására, valamint a hűtési alkalmazásokhoz használt stabil, nagy teljesítményű nanofluidumok előállítására.

Az ultrahangos kezelés lehetővé teszi a nanoméretű részecskék előnyeinek kiaknázását, például

• a nagy felület : térfogat arányt, amely jelentősen nagyobb energia- és anyagátadási sebességet biztosít
• a kis tömeget, amely nagyon jó kolloidstabilitást biztosít
• a kis tehetetlenséget, amely minimálisra csökkenti az eróziót

Ezek a nanomérethez kapcsolódó tulajdonságok biztosítják a nanofluidumok kivételes hővezető képességét. Az ultrahangos diszpergálás a leghatékonyabb technológia funkcionalizált nanorészecskék és nanofluidumok előállítására.

Ultrahanggal előállított, kiemelkedő hővezető képességű nanofluidumok

Számos nanoanyagról – például a szén nanocsövekről (CNT), a szilícium-dioxidról, a grafénről, az alumíniumról, az ezüstről, a bór-nitridről és sok más anyagról – már bizonyították, hogy növeli a hőátadó folyadékok hővezető képességét. Az alábbiakban ultrahangos kezeléssel előállított hővezető nanofluidumokra vonatkozó kutatási eredményekből talál példákat.

Alumíniumalapú nanofluidumok előállítása ultrahanggal

Buonomo és munkatársai (2015) kimutatták az ultrahangos kezeléssel előállított Al2O3-nanofluidumok jobb hővezető képességét.
Az Al2O3-nanorészecskék vízben történő egyenletes diszpergálásához a kutatók a Hielscher UP400S szondás ultrahangos készülékét használták. Az ultrahanggal deagglomerált és diszpergált alumíniumrészecskék mérete minden nanofluidumban körülbelül 120 nm volt – a részecskekoncentrációtól függetlenül. A nanofluidumok hővezető képessége magasabb hőmérsékleten a tiszta vízéhez képest növekedett. 0,5%-os Al2O3-részecskekoncentráció mellett, 25°C-os szobahőmérsékleten a hővezető képesség növekedése csak körülbelül 0,57%, de 65°C-on ez az érték körülbelül 8%-ra nő. 4%-os térfogati koncentráció esetén a növekedés 7,6%-ról 14,4%-ra emelkedik, amikor a hőmérséklet 25°C-ról 65°C-ra nő.
[vö. Buonomo et al., 2015]

Bór-nitrid-alapú nanofluidumok előállítása ultrahangos kezeléssel

Ilhan és munkatársai (2016) hexagonális bór-nitrid (hBN) alapú nanofluidumok hővezető képességét vizsgálták. Ehhez jól diszpergált, stabil, 70 nm átlagos átmérőjű hBN-nanorészecskéket tartalmazó nanofluidumok sorozatát állítják elő kétlépéses módszerrel, amely ultrahangos kezelést és felületaktív anyagokat, például nátrium-dodecil-szulfátot (SDS) és polivinil-pirrolidont (PVP) alkalmaz. Az ultrahanggal diszpergált hBN–víz nanofluidum hővezető képessége még nagyon alacsony részecskekoncentrációknál is jelentősen növekszik. Az UP400S szondás ultrahangos készülékkel végzett kezelés az aggregátumok átlagos részecskeméretét a 40–60 nm-es tartományra csökkentette. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a kezeletlen, száraz állapotban megfigyelt nagy és tömör bór-nitrid-aggregátumokat az ultrahangos kezelés és a felületaktív anyag hozzáadása széttöri. Ez az ultrahangos diszpergálást hatékony módszerré teszi különböző részecskekoncentrációjú, vízalapú nanofluidumok előállítására.
[vö. Ilhan et al., 2016]

„A szakirodalomban az ultrahangos kezelés a nanofluidumok stabilitásának növelésére legszélesebb körben alkalmazott eljárás.” [Ilhan et al., 2016] Az ipari termelésben is az ultrahangos kezelés napjaink leghatékonyabb, legmegbízhatóbb és leggazdaságosabb technológiája a hosszú távon stabil, kiemelkedő teljesítményű nanofluidumok előállítására.

Ipari ultrahangos készülékek hűtőfolyadékok előállításához

Tudományosan bizonyított, az iparban bevált – Hielscher ultrahangos készülékek nanofluidumok előállításához
A nagy nyíróhatású ultrahangos diszpergálók megbízható gépek nagy teljesítményű hűtőfolyadékok és hőátadó folyadékok folyamatos előállítására. Az ultrahanggal végzett keverés hatékonyságáról és megbízhatóságáról ismert – még nagy követelményeket támasztó keverési körülmények között is.
A Hielscher Ultrasonics berendezéseivel nem mérgező, nem veszélyes, sőt egyes esetekben élelmiszeripari minőségű nanofluidumok is előállíthatók. Ugyanakkor minden ultrahangos készülékünk rendkívül hatékony, megbízható, biztonságosan üzemeltethető és nagyon robusztus. A napi 24 órás, heti 7 napos üzemre tervezett készülékeink közül még az asztali és közepes méretű ultrahangos készülékek is figyelemre méltó mennyiségek előállítására képesek.
Olvasson többet a nanofluidumok ultrahangos előállításáról, vagy lépjen kapcsolatba velünk most, hogy részletes tanácsadást és ingyenes ajánlatot kapjon egy ultrahangos diszpergálóra!

Az alábbi táblázat tájékoztatást ad ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitásáról:

Ebben a videóban egy átöblíthető szekrénybe épített, 2 kilowattos, átfolyásos üzemű ultrahangos rendszert mutatunk be. A Hielscher szinte minden iparág számára szállít ultrahangos berendezéseket, például a vegyipar, a gyógyszeripar, a kozmetikai ipar és a petrolkémiai folyamatok, valamint az oldószeres extrakciós eljárások területére. Ez az átöblíthető, rozsdamentes acél szekrény robbanásveszélyes térben történő üzemeltetésre készült. Ennek érdekében az ügyfél a tömített szekrényt nitrogénnel vagy friss levegővel öblítheti át, hogy megakadályozza az éghető gázok vagy gőzök bejutását.