Dzesēšanas šķidrumi uz siltumvadošu nanošķidrumu bāzes

Ar ultraskaņu sintezēti nanošķidrumi ir efektīvi dzesēšanas šķidrumi un siltummaiņu šķidrumi. Siltumvadoši nanomateriāli ievērojami palielina siltuma pārneses un izkliedes spēju. Apstrāde ar ultraskaņu ir plaši nostiprinājusies metode siltumvadošu nanodaļiņu sintēzē un funkcionalizēšanā, kā arī stabilu, augstas veiktspējas nanošķidrumu ražošanā dzesēšanas vajadzībām.

Nanošķidrumu ietekme uz termohidraulisko veiktspēju

Materiāla siltumvadītspēja raksturo tā spēju vadīt siltumu. Dzesēšanas šķidrumiem un siltumnesējiem (ko sauc arī par termiskajiem šķidrumiem vai termiskajām eļļām) ir vēlama augsta siltumvadītspēja. Daudziem nanomateriāliem piemīt ļoti labas siltumvadīšanas īpašības. Lai izmantotu nanomateriālu augstāko siltumvadītspēju, par dzesēšanas šķidrumiem izmanto tā sauktos nanošķidrumus. Nanošķidrums ir šķidrums, kurā nanometru izmēra daļiņas ir suspendētas bāzes šķidrumā, piemēram, ūdenī, glikolā vai eļļā, kur tās veido koloidālu šķīdumu. Nanošķidrumu siltumvadītspēja var ievērojami palielināties salīdzinājumā ar šķidrumiem bez nanodaļiņām vai lielākām daļiņām. Disperģēto nanodaļiņu materiāls, izmērs, viskozitāte, virsmas lādiņš un stabilitāte šķidrumā būtiski ietekmē nanošķidrumu termisko veiktspēju. Nanošķidrumu nozīme siltuma pārneses lietojumos strauji pieaug, jo tie nodrošina labāku siltuma pārneses veiktspēju nekā tradicionālie bāzes šķidrumi.
Disperģēšana ar ultraskaņu ir ļoti efektīva, uzticama un rūpniecībā nostiprinājusies metode nanošķidrumu ražošanai ar augstu siltuma pārneses spēju.

Ar ultraskaņu sintezēti nanošķidrumi ir efektīvi dzesēšanas šķidrumi un siltummaiņu darba šķidrumi. Siltumvadoši nanomateriāli ievērojami uzlabo siltuma pārnesi un siltuma izkliedes spēju. Apstrāde ar ultraskaņu ir plaši atzīta metode siltumvadošu nanodaļiņu sintēzei un funkcionalizācijai, kā arī stabilu, augstas veiktspējas nanošķidrumu ražošanai dzesēšanas vajadzībām.

Apstrāde ar ultraskaņu ļauj izmantot tādas nanometru izmēra daļiņu priekšrocības kā

• liela virsmas laukuma : tilpuma attiecība ievērojami lielākam enerģijas un masas pārneses ātrumam
• maza masa ļoti labai koloidālajai stabilitātei
• maza inerce, kas samazina eroziju līdz minimumam

Šīs ar nanometru izmēru saistītās īpašības piešķir nanošķidrumiem to izcilo siltumvadītspēju. Disperģēšana ar ultraskaņu ir visefektīvākā metode funkcionalizētu nanodaļiņu un nanošķidrumu ražošanai.

Ar ultraskaņu ražoti nanošķidrumi ar augstāku siltumvadītspēju

Jau ir pierādīts, ka daudzi nanomateriāli – piemēram, oglekļa nanocaurulītes (CNT), silīcija dioksīds, grafēns, alumīnijs, sudrabs, bora nitrīds un daudzi citi – palielina siltumnesēju siltumvadītspēju. Tālāk sniegti pētījumu rezultātu piemēri par siltumvadošiem nanošķidrumiem, kas sagatavoti, apstrādājot ar ultraskaņu.

Nanošķidrumu ražošana uz alumīnija bāzes ar ultraskaņu

Buonomo et al. (2015) pierādīja uzlabotu siltumvadītspēju Al2O3 nanošķidrumiem, kas tika sagatavoti, apstrādājot ar ultraskaņu.
Lai vienmērīgi disperģētu Al2O3 nanodaļiņas ūdenī, pētnieki izmantoja Hielscher zondes tipa ultraskaņas iekārtu UP400S. Pēc alumīnija daļiņu deaglomerēšanas un disperģēšanas ar ultraskaņu daļiņu izmērs visos nanošķidrumos bija aptuveni 120 nm – neatkarīgi no daļiņu koncentrācijas. Augstākā temperatūrā nanošķidrumu siltumvadītspēja palielinājās salīdzinājumā ar tīru ūdeni. Pie Al2O3 daļiņu koncentrācijas 0,5% un istabas temperatūras 25°C siltumvadītspējas pieaugums ir tikai aptuveni 0,57%, bet pie 65°C šī vērtība palielinās līdz aptuveni 8%. Pie tilpuma koncentrācijas 4% pieaugums palielinās no 7,6% līdz 14,4%, temperatūrai paaugstinoties no 25°C līdz 65°C.
[cf. Buonomo et al., 2015]

Nanošķidrumu ražošana uz bora nitrīda bāzes, izmantojot apstrādi ar ultraskaņu

Ilhan et al. (2016) pētīja uz heksagonālā bora nitrīda (hBN) bāzes veidotu nanošķidrumu siltumvadītspēju. Šim nolūkam tiek iegūta virkne labi disperģētu, stabilu nanošķidrumu, kas satur hBN nanodaļiņas ar vidējo diametru 70 nm, izmantojot divpakāpju metodi, kas ietver apstrādi ar ultraskaņu un tādu virsmaktīvo vielu izmantošanu kā nātrija dodecilsulfāts (SDS) un polivinilpirolidons (PVP). Ar ultraskaņu disperģētajam hBN–ūdens nanošķidrumam ir ievērojami paaugstināta siltumvadītspēja pat ļoti zemās daļiņu koncentrācijās. Apstrāde ar zondes tipa ultraskaņas procesoru UP400S samazināja agregātu vidējo daļiņu izmēru līdz 40–60 nm diapazonam. Pētnieki secina, ka lielie un blīvie bora nitrīda agregāti, kas tika novēroti neapstrādātā sausā stāvoklī, tiek sašķelti, apstrādājot ar ultraskaņu un pievienojot virsmaktīvās vielas. Tādējādi disperģēšana ar ultraskaņu ir efektīva metode ūdens bāzes nanošķidrumu iegūšanai ar dažādām daļiņu koncentrācijām.
[sk. Ilhan et al., 2016]

“Literatūrā apstrāde ar ultraskaņu ir visplašāk izmantotais process nanošķidrumu stabilitātes palielināšanai.” [Ilhan et al., 2016] Arī rūpnieciskajā ražošanā apstrāde ar ultraskaņu mūsdienās ir visefektīvākā, uzticamākā un ekonomiskākā metode ilgstoši stabilu nanošķidrumu iegūšanai ar izcilām darbības īpašībām.

Rūpnieciskie ultraskaņas procesori dzesēšanas šķidrumu ražošanai

Zinātniski pierādīti, rūpnieciski ieviesti – Hielscher ultraskaņas procesori nanošķidrumu ražošanai
Ultraskaņas dispergatori ar augstu bīdes intensitāti ir uzticamas iekārtas augstas veiktspējas dzesēšanas šķidrumu un siltumnesēju nepārtrauktai ražošanai. Maisīšana ar ultraskaņu ir pazīstama ar savu efektivitāti un uzticamību – pat sarežģītos maisīšanas apstākļos.
Hielscher Ultrasonics iekārtas ļauj iegūt netoksiskus, nebīstamus nanošķidrumus, no kuriem daži pat atbilst pārtikas kvalitātes prasībām. Vienlaikus visi mūsu ultraskaņas procesori ir ļoti efektīvi, uzticami, droši lietojami un ļoti izturīgi. Pat mūsu galda un vidēja izmēra ultraskaņas procesori, kas paredzēti darbībai 24/7, spēj saražot ievērojamus apjomus.
Lasiet vairāk par nanošķidrumu ražošanu ar ultraskaņu vai sazinieties ar mums jau tagad, lai saņemtu padziļinātu konsultāciju un bezmaksas piedāvājumu ultraskaņas dispergatoram!

Tālāk redzamajā tabulā sniegts priekšstats par mūsu ultraskaņas procesoru aptuveno apstrādes jaudu:

Šajā video parādām 2 kilovatu ultraskaņas sistēmu darbam plūsmā, kas ievietota skapī ar aizsarggāzes caurpūti. Hielscher piegādā ultraskaņas iekārtas gandrīz visām nozarēm, tostarp ķīmiskajai, farmācijas un kosmētikas rūpniecībai, naftas ķīmijas procesiem, kā arī ekstrakcijas procesiem ar šķīdinātājiem. Šis nerūsējošā tērauda skapis ar aizsarggāzes caurpūti ir paredzēts darbam sprādzienbīstamās zonās. Šim nolūkam klients var caurpūst hermētisko skapi ar slāpekli vai svaigu gaisu, lai nepieļautu uzliesmojošu gāzu vai tvaiku iekļūšanu skapī.