Coolants Baséiert op Thermoconductive Nanofluids
Ultraschall synthetiséiert Nanofluiden sinn effizient Killmëttel a Wärmetauscherflëssegkeeten. Thermokonduktiv Nanomaterialien erhéijen d'Wärmetransfer an d'Wärmevergëftungskapazitéit wesentlech. Sonication ass gutt etabléiert an der Synthese an der Funktionaliséierung vun thermokonduktiven Nanopartikelen wéi och d'Produktioun vu stabile performante Nanofluiden fir Ofkillungsapplikatiounen.
Nanofluid Effekter op Thermo-Hydraulesch Leeschtung
D'thermesch Konduktivitéit vun engem Material ass e Mooss fir seng Fäegkeet fir Hëtzt ze féieren. Fir Killmëttel an Wärmetransferflëssegkeet (och thermesch Flëssegkeet oder thermesch Ueleg genannt), ass eng héich Wärmeleitung gewënscht. Vill Nanomaterialien bidden super Thermo-konduktiv Eegeschaften. Fir déi super thermesch Konduktivitéit vun Nanomaterialien ze benotzen, gi sougenannte Nanofluiden als Killflëssegkeet benotzt. En Nanofluid ass eng Flëssegkeet, an där Nanometer-Gréisst Partikelen an der Basisflëssegkeet wéi Waasser, Glykol oder Ueleg suspendéiert ginn, wou se eng kolloidal Léisung bilden. Nanofluiden kënnen d'thermesch Konduktivitéit wesentlech eropgoen am Verglach mat Flëssegkeeten ouni Nanopartikelen oder méi grouss Partikelen. Material, Gréisst, Viskositéit, Uewerflächeladung a Flëssegkeetstabilitéit vun de verspreeten Nanopartikel beaflossen d'thermesch Leeschtung vun Nanofluiden wesentlech. Nanofluids gewannen séier Wichtegkeet an Wärmetransfer Uwendungen well se super Wärmetransferleistung weisen am Verglach mat konventionelle Basisflëssegkeeten.
Ultrasonic Dispersioun ass eng héich effizient, zouverléisseg an industriell etabléiert Technik fir Nanofluiden mat héich performant Wärmetransferkapazitéiten ze produzéieren.
UP400St, e 400W mächtegen Ultraschallprozessor Fir d'Produktioun vun Nanofluids mat super Wärmeleitfähigkeit.
- eng héich Uewerfläch: Volumen Verhältnis fir wesentlech méi héich Energie- a Massentransferraten
- niddereg Mass fir ganz gutt kolloidal Stabilitéit
- niddereg Inertie, déi d'Erosioun miniméiert
Dës Nano-Gréisst verwandte Funktiounen ginn Nanofluiden hir aussergewéinlech thermesch Konduktivitéit. Ultrasonic Dispersioun ass déi effizientst Technik fir funktionaliséiert Nanopartikelen an Nanofluiden ze produzéieren.
Ultraschall produzéiert Nanofluiden mat Superior thermesch Konduktivitéit
Vill Nanomaterialien – wéi CNTs, Silica, Graphen, Aluminium, Sëlwer, Bornitrid, a vill anerer – si scho bewisen datt d'thermesch Konduktivitéit vu Wärmetransferflëssegkeeten erhéicht gëtt. Hei ënnen fannt Dir exemplaresch Fuerschungsresultater fir thermo-konduktiv Nanofluiden, déi ënner Ultraschall preparéiert sinn.
Alumium-baséiert Nanofluid Produktioun mat Ultraschall
Buonomo et al. (2015) bewisen déi verbessert thermesch Konduktivitéit vun Al2O3 Nanofluiden, déi ënner Ultraschall preparéiert goufen.
Fir Al2O3 Nanopartikelen eenheetlech a Waasser ze verdeelen, hunn d'Fuerscher den Hielscher Sonde-Typ Ultrasonicator UP400S benotzt. Ultraschall deagglomeréiert a verspreet Aluminiumpartikelen hunn an enger Partikelgréisst vun ca. 120 nm fir all Nanofluid – onofhängeg vun der Partikelkonzentratioun. D'thermesch Konduktivitéit vun Nanofluiden ass bei méi héijen Temperaturen eropgaang am Verglach mat purem Waasser. Mat 0,5% Al2O3-Partikelkonzentratioun bei Raumtemperatur vu 25°C ass d'Erhéijung vun der thermescher Konduktivitéit nëmme ronn 0,57%, awer bei 65°C klëmmt dëse Wäert op ongeféier 8%. Fir Volumenkonzentratioun vu 4% geet d'Erhéijung vun 7,6% op 14,4% mat Temperaturen vun 25°C op 65°C erop.
[cf. Buonomo et al., 2015]
Partikelgréisst Verdeelung vu Waasserbaséierte Bornitrid Nanofluiden mat verschiddene Bornitrid Konzentratioun no Ultraschall mat der UP400S (a) 0.1% hBN, (b) 0.5% hBN, (c) 2% hBN
Boron Nitride-baséiert Nanofluid Produktioun mat Sonication
Ilhan et al. (2016) ënnersicht d'thermesch Konduktivitéit vu sechseckegen Bornitrid (hBN) baséiert Nanofluiden. Fir dësen Zweck gëtt eng Serie vu gutt dispergéierten, stabile Nanofluiden, déi hBN Nanopartikel mat engem mëttleren Duerchmiesser vu 70 nm enthalen, mat enger zwee-Schrëtt Method produzéiert mat Ultraschall an Surfaktanten wéi Natriumdodecylsulfat (SDS) a Polyvinylpyrrolidon (PVP). Den ultraschall dispergéierte hBN-Waasser Nanofluid weist eng bedeitend Erhéijung vun der thermescher Konduktivitéit och fir ganz verdënnte Partikelkonzentratioune. Sonication mat der Sonde-Typ Ultrasonicator UP400S reduzéiert d'Duerchschnëttspartikelgréisst vun Aggregaten op 40-60 nm Gamme. D'Fuerscher schléissen datt grouss an dicht Bornitrid Aggregaten, déi an onbehandelt dréchenem Zoustand observéiert goufen, mat Ultraschallprozess a Surfaktant Zousatz gebrach ginn. Dëst mécht d'Ultraschalldispersioun eng effektiv Method fir d'Virbereedung vu Waasserbaséierten Nanofluiden mat verschiddene Partikelkonzentratioune.
[cf. Ilhan et al., 2016]
STEM Bild weist d'Morphologie vun engem ultraschall dispergéierten Ethylenglycol (EG)-baséiert hBN Nanofluid mat 0,5% Partikelvolumen Konzentratioun.
“Ultrasonication ass dee meescht benotzte Prozess an der Literatur fir d'Stabilitéit vun Nanofluiden ze erhéijen.” [Ilhan et al., 2016] An och an der industrieller Produktioun ass d'Sonicatioun hautdesdaags déi effektivsten, zouverléisseg a wirtschaftlech Technik fir laangfristeg stabil Nanofluiden vun aussergewéinlecher Leeschtung ze kréien.
Industriell Ultraschaller fir Coolant Produktioun
Wëssenschaftlech bewisen, industriell etabléiert – Hielscher Ultrasonicators fir Nanofluid Produktioun
Ultrasonic High-Shear Disperger sinn zouverlässeg Maschinnen fir déi kontinuéierlech Produktioun vu High-Performance Killmëttel a Wärmetransferflëssegkeeten. Ultraschall-ugedriwwen Mëschung ass bekannt fir seng Effizienz an Zouverlässegkeet – och wann exigent Vermëschung Konditiounen gëllen.
Hielscher Ultrasonics Ausrüstung erlaabt Iech net gëfteg, net geféierlech, e puer souguer Nanofluiden ze preparéieren. Zur selwechter Zäit sinn all eis Ultraschaller héich effizient, zouverlässeg, sécher ze bedreiwen a ganz robust. Gebaut fir 24/7 Operatioun, och eis Bench-Top a Mid-Size Ultraschaller si fäeg bemierkenswäert Bänn ze produzéieren.
Liest méi iwwer d'Ultraschallproduktioun vun Nanofluiden oder kontaktéiert eis elo fir eng detailléiert Berodung an eng gratis Propositioun fir en Ultraschall-Disperger ze kréien!
D'Tabell hei drënner gëtt Iech eng Indikatioun vun der geschätzter Veraarbechtungskapazitéit vun eisen Ultraschaller:
| Batch Volume | Duerchflossrate | Recommandéiert Apparater |
|---|---|---|
| 1 bis 500 ml | 10 bis 200 ml/min | UP100H |
| 10 bis 2000 ml | 20 bis 400 ml/min | UP200Ht, UP 400 St |
| 0.1 bis 20L | 02 bis 4 l/min | UIP2000hdT |
| 10 bis 100 l | 2 bis 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 bis 150 l | 3 bis 15 l/min | UIP6000hdT |
| na | 10 bis 100 l/min | UIP16000 |
| na | méi grouss | Stärekoup vun UIP16000 |
Kontaktéiert eis!? Frot eis!
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren fir d'Vermëschung vun Uwendungen, Dispersioun, Emulsifikatioun an Extraktioun op Labo, Pilot an Industrieskala.
Literatur? Referenzen
- 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.
Fakten Worth Wëssen
Firwat sinn Nanofluid gutt fir Ofkillung an Wärmetransfer Uwendungen?
Eng nei Klass vu Killmëttel sinn Nanofluiden, déi aus enger Basisflëssegkeet (zB Waasser) besteet, déi als Trägerflëssegkeet fir Nano-Gréisst Partikel wierkt. Zweck-entworf Nanopartikelen (zB Nano-Gréisst CuO, Alumina Titandioxid, Kuelestoff Nanotubes, Silica oder Metaller wéi Kupfer, Sëlwer Nanoroden) dispergéiert an d'Basisflëssegkeet kënnen d'Wärmetransferkapazitéit vum resultéierende Nanofluid wesentlech verbesseren. Dëst mécht Nanofluiden aussergewéinlech héich performant Killflëssegkeeten.
D'Benotzung vun speziell fabrizéierten Nanofluiden, déi thermo-leitend Nanopartikel enthalen, erlaben bedeitend Verbesserungen am Wärmetransfer an der Vergëftung; zB Sëlwer Nanoroden vun 55 ± 12 nm Duerchmiesser an 12,8 µm Duerchschnëttslängt bei 0,5 Vol.% erhéicht d'thermesch Konduktivitéit vum Waasser ëm 68%, an 0.5 Vol.% vun Sëlwer Nanoroden erhéicht d'Wärmekonduktivitéit vun Ethylenglycol-baséiert Kältemëttel ëm 98%. Alumina Nanopartikele bei 0,1% kënnen de kriteschen Wärmefloss vu Waasser ëm sou vill wéi 70% erhéijen; d'Partikel bilden rau porös Uewerfläch op de gekillten Objet, wat d'Bildung vun neie Blasen encouragéiert, an hir hydrophil Natur hëlleft se dann ewech ze drécken, wat d'Bildung vun der Dampschicht behënnert. Nanofluid mat enger Konzentratioun vu méi wéi 5% wierkt wéi net-Newtonesch Flëssegkeeten. (cf. (Oldenburg et al., 2007)
D'Zousatz vun Metall Nanopartikele fir Killmëttel, déi an thermesche Kontrollsystemer benotzt ginn, kënnen d'thermesch Konduktivitéit vun der Basisflëssegkeet dramatesch erhéijen. Esou Metall Nanopartikel-Flësseg Kompositmaterialien ginn als Nanofluiden bezeechent an hir Notzung als Killmëttel huet d'Potenzial fir d'Gewiicht an d'Kraaftfuerderunge vu Raumschëff thermesch Kontrollsystemer ze reduzéieren. D'thermesch Konduktivitéit vun Nanofluiden hänkt vun der Konzentratioun, der Gréisst, der Form, der Uewerflächechemie an der Aggregatiounszoustand vun de Bestanddeeler Nanopartikelen of. D'Effekter vun der Konzentratioun vun der Nanopartikelbelaaschtung an dem Aspektverhältnis vun den Nanopartikelen op d'thermesch Konduktivitéit an d'Viskositéit vu Waasser an Ethylenglycol-baséiert Killmëttel goufen ënnersicht. Sëlwer Nanoroden mat engem Duerchmiesser vu 55 ± 12 nm an enger duerchschnëttlecher Längt vun 12,8 ± 8,5 μm bei enger Konzentratioun vun 0,5% vum Volume erhéicht d'thermesch Konduktivitéit vum Waasser ëm 68%. D'thermesch Konduktivitéit vun engem Ethylenglycol-baséierte Kühlmëttel gouf ëm 98% erhéicht mat enger Sëlwer Nanorod Luede Konzentratioun vun 0,5% vum Volume. Méi laang Nanoroden haten e gréisseren Effekt op d'thermesch Konduktivitéit wéi méi kuerz Nanoroden mat der selwechter Belaaschtungsdicht. Wéi och ëmmer, méi laang Nanoroden hunn och d'Viskositéit vun der Basisflëssegkeet zu engem gréissere Mooss erhéicht wéi méi kuerz Nanoroden.
(Oldenburg et al., 2007)
Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance Ultrasonic Homogenisatoren aus Labo zu industriell Gréisst.