chladiace kvapaliny na báze termovodičových nanofluidov

Ultrazvukom syntetizované nanofluidy sú účinné chladiace kvapaliny a kvapaliny výmenníka tepla. Termovodivé nanomateriály výrazne zvyšujú kapacitu prenosu tepla a odvodu tepla. Sonikácia je dobre zavedená syntézou a funkcionalizáciou termovodičových nanočastíc, ako aj výrobou stabilných vysoko výkonných nanofluidov pre chladiace aplikácie.

Nanofluidné účinky na termohydraulický výkon

Tepelná vodivosť materiálu je mierou jeho schopnosti viesť teplo. Pre chladiace kvapaliny a teplonosnú kvapalinu (tiež nazývanú tepelná kvapalina alebo tepelný olej) je žiaduca vysoká tepelná vodivosť. Početné nanomateriály ponúkajú skvelé termovodivé vlastnosti. Na využitie vynikajúcej tepelnej priaznivosti nanomateriálov sa ako chladiace kvapaliny používajú takzvané nanofluidy. Nanofluids je tekutina, v ktorej sú častice veľkosti nanometrov suspendované v základnej tekutine, ako je voda, glykol alebo olej, kde tvoria koloidný roztok. Nanofluidy môžu výrazne zvýšiť tepelnú vodivosť v porovnaní s kvapalinami bez nanočastíc alebo väčších častíc. Materiál, veľkosť, viskozita, povrchový náboj a stabilita dispergovaných nanočastíc významne ovplyvňujú tepelnú výkonnosť nanofluidov. Nanofluidy rýchlo získavajú na význame v aplikáciách prenosu tepla, pretože vykazujú vynikajúci výkon prenosu tepla v porovnaní s konvenčnými základnými kvapalinami.
Ultrazvuková disperzia je vysoko účinná, spoľahlivá a priemyselne zavedená technika na výrobu nanofluidov s vysoko výkonnými kapacitami prenosu tepla.

Ultrazvukom syntetizované nanofluidy sú účinné chladiace kvapaliny a kvapaliny výmenníka tepla. Termovodivé nanomateriály výrazne zvyšujú kapacitu prenosu tepla a odvodu tepla. Sonikácia je dobre zavedená syntézou a funkcionalizáciou termovodičových nanočastíc, ako aj výrobou stabilných vysoko výkonných nanofluidov pre chladiace aplikácie.

Ultrazvukové dispergovanie uhlíkových nanorúrok (CNT) v polyetylénglykole (PEG)

Žiadosť o informácie





UP400St na disperziu nanočastíc do nanofluidov.

UP400St, 400W výkonný ultrazvukový procesor na výrobu nanofluidov s vynikajúcou tepelnou vodivosťou.

Ultrazvukom umožňuje uvoľniť výhody častíc nano veľkosti, ako sú

  • vysoký pomer povrch: objem pre výrazne vyššie rýchlosti prenosu energie a hmoty
  • nízka hmotnosť pre veľmi dobrú koloidnú stabilitu
  • nízka zotrvačnosť, ktorá minimalizuje eróziu

Tieto vlastnosti súvisiace s nanoveľkosťou dodávajú nanofluidom ich výnimočnú tepelnú vodivosť. Ultrazvuková disperzia je najúčinnejšou technikou na výrobu funkčných nanočastíc a nanofluidov.

Ultrazvukom vyrábané nanofluidy s vynikajúcou tepelnou priaznivosťou

Početné nanomateriály – ako sú CNT, oxid kremičitý, grafén, hliník, striebro, nitrid bóru a mnoho ďalších – už bolo dokázané, že zvyšujú tepelnú priaznivosť kvapalín na prenos tepla. Nižšie nájdete príkladné výsledky výskumu termo-vodivých nanofluidov pripravených v rámci ultrazvuku.

Výroba nanofluidov na báze alumiúnia s ultrazvukom

Buonomo et al. (2015) demonštrovali zlepšenú tepelnú vodivosť nanofluidov Al2O3, ktoré boli pripravené v ultrazvuku.
Na rovnomerné rozptýlenie nanočastíc Al2O3 do vody vedci použili ultrazvukový prístroj typu sondy Hielscher UP400S. Ultrazvukom deaglomerované a dispergované hliníkové častice s veľkosťou častíc približne 120 nm pre všetky nanofluidy – nezávisle od koncentrácie častíc. Tepelná vodivosť nanofluidov sa zvyšovala pri vyšších teplotách v porovnaní s čistou vodou. Pri 0,5% koncentrácii častíc Al2O3 pri izbovej teplote 25°C je zvýšenie tepelnej vodivosti len asi 0,57%, ale pri 65°C sa táto hodnota zvyšuje na približne 8%. Pri objemovej koncentrácii 4% sa zvýšenie pohybuje zo 7,6% na 14,4% s teplotou stúpajúcou z 25°C na 65°C.
[porovnaj Buonomo et al., 2015]

Ultrazvuková disperzia je vysoko účinná metóda na výrobu vodných nanofluidov nitridu bonónu s vynikajúcou tepelnou vodivosťou.

Distribúcia veľkosti častíc nanofluidov nitridu bóru na vodnej báze s rôznou koncentráciou nitridu bóru po ultrazvuku s UP400S (a) 0,1% hBN, (b) 0,5% hBN, (c) 2% hBN
(Štúdia a grafy: © Ilhan et al., 2016)

Výroba nanofluidov na báze nitridu bóru pomocou ultrazvukom

Ilhan et al. (2016) skúmali tepelnú vodivosť nanofluidov na báze hexagonálneho nitridu bóru (hBN). Na tento účel sa vyrába séria dobre dispergovaných, stabilných nanofluidov, obsahujúcich nanočastice hBN s priemerným priemerom 70 nm, dvojstupňovou metódou zahŕňajúcou ultrazvukom a povrchovo aktívne látky, ako je dodecylsulfát sodný (SDS) a polyvinylpyrolidón (PVP). Ultrazvukom dispergovaný hBN-vodný nanofluid vykazuje významné zvýšenie tepelnej vodivosti aj pri veľmi zriedených koncentráciách častíc. Sonikácia ultrasonicatorom sondového typu UP400S znížila priemernú veľkosť častíc agregátov na rozsah 40-60 nm. Vedci dospeli k záveru, že veľké a husté kamenivo nitridu bóru, ktoré boli pozorované v neošetrenom suchom stave, sú rozbité ultrazvukovým procesom a pridaním povrchovo aktívnej látky. Vďaka tomu je ultrazvuková disperzia účinnou metódou prípravy nanofluidov na vodnej báze s rôznymi koncentráciami častíc.
[porovnaj Ilhan a kol., 2016]

THe skenovací transmisný elektrónový mikroskop (STEM) obrázok ukazuje ultrazvukom dispergovaný nitrid bóru v etylénglykole. Na ultrazvukovú disperziu bol použitý UP400S. Výsledný nanofluid má vysokú tepelnú vodivosť.

Obrázok STEM znázorňujúci morfológiu ultrazvukom dispergovaného hBN nanofluidu na báze etylénglykolu (EG) s koncentráciou objemu častíc 0,5%.
(Štúdia a grafy: © Ilhan et al., 2016)

Ultrazvuková disperzia nano-oxidu kremičitého: Hielscher ultrazvukový homogenizátor UP400St rozptýli kremičité nanočastice rýchlo a efektívne do rovnomernej nano-disperzie.

Ultrazvuková disperzia nano-oxidu kremičitého pomocou ultrasonicator UP400St

Žiadosť o informácie





“Ultrazvukom je najpoužívanejším procesom v literatúre na zvýšenie stability nanofluidov.” [Ilhan a kol., 2016] A tiež v priemyselnej výrobe je v súčasnosti sonikácia najúčinnejšou, najspoľahlivejšou a najekonomickejšou technikou na získanie dlhodobo stabilných nanofluidov s vynikajúcim výkonom.

Priemyselné ultrazvukové prístroje na výrobu chladiacej kvapaliny

vedecky dokázané, priemyselne založené – Hielscher Ultrasonicators pre výrobu nanofluidov
Vysoko výkonné ultrazvukové prístroje sú spoľahlivé a vysoko účinné inline zmiešavacie systémy na výrobu termo-vodivých nanofluidov.Ultrazvukové vysokošmykové dispergátory sú spoľahlivé stroje na nepretržitú výrobu vysokovýkonných chladiacich kvapalín a kvapalín na prenos tepla. Ultrazvukom poháňané miešanie je známe svojou účinnosťou a spoľahlivosťou – aj pri náročných podmienkach miešania platia.
Hielscher Ultrasonics zariadenie umožňuje pripraviť netoxické, nebezpečné, niektoré dokonca potravinárske nanofluidy. Zároveň sú všetky naše ultrazvukové prístroje vysoko účinné, spoľahlivé, bezpečné na prevádzku a veľmi robustné. Postavené pre prevádzku 24/7, dokonca aj naše stolové a stredne veľké ultrazvukové prístroje sú schopné produkovať pozoruhodné objemy.
Prečítajte si viac o ultrazvukovej výrobe nanofluidov alebo nás kontaktujte práve teraz a získajte hĺbkovú konzultáciu a bezplatný návrh na ultrazvukový disperzátor!

Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
1 až 500mL 10 až 200mL/min UP100H
10 až 2000mL 20 až 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000hdT
15 až 150 l 3 až 15 l/min UIP6000hdT
neuv 10 až 100 l / min UIP16000
neuv väčšia strapec UIP16000

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Prosím, použite formulár nižšie požiadať o ďalšie informácie o ultrazvukové procesory, aplikácie a ceny. Budeme radi diskutovať o vašom procese s vami a ponúknuť vám Ultrazvukový systém spĺňajúci vaše požiadavky!









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,


V tomto videu vám ukážeme 2 kilowatt ultrazvukový systém pre inline prevádzku v čistiteľnej skrinke. Hielscher dodáva ultrazvukové zariadenia takmer všetkým priemyselným odvetviam, ako je chemický priemysel, farmaceutický, kozmetický, petrochemický proces, ako aj pre extrakčné procesy na báze rozpúšťadiel. Táto čistiteľná skriňa z nehrdzavejúcej ocele je určená na prevádzku v nebezpečných priestoroch. Za týmto účelom môže zákazník utesnenú skrinku prepláchnuť dusíkom alebo čerstvým vzduchom, aby sa zabránilo vniknutiu horľavých plynov alebo pár do skrinky.

2x 1000 Watts Ultrasonicators v čistiteľnej skrinke pre inštaláciu v nebezpečných priestoroch

Ultrazvukové high-shear homogenizers sa používajú v laboratóriu, bench-top, pilotné a priemyselné spracovanie.

Hielscher Ultrazvukom vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizátory pre miešanie aplikácií, disperzie, emulgácie a extrakcie na laboratórne, pilotné a priemyselné meradle.



Literatúra/referencie

Fakty stojí za to vedieť

Prečo sú nanofluidy vhodné na aplikácie chladenia a prenosu tepla?

Nová trieda chladiacich kvapalín sú nanokvapaliny, ktoré pozostávajú zo základnej tekutiny (napr. vody), ktorá pôsobí ako nosná kvapalina pre častice nano veľkosti. Účelovo navrhnuté nanočastice (napr. CuO nano veľkosti, oxid hlinitý, uhlíkové nanorúrky, oxid kremičitý alebo kovy ako meď, strieborné nanorody) rozptýlené do základnej tekutiny môžu výrazne zvýšiť schopnosť prenosu tepla výsledného nanofluidu. Vďaka tomu sú nanofluidy mimoriadne vysokovýkonné chladiace kvapaliny.
Použitie špeciálne vyrobených nanokvapalín obsahujúcich termo-vodivé nanočastice umožňuje výrazné zlepšenie prenosu a odvodu tepla; napr. strieborné nanorody s priemerom 55±12 nm a priemernou dĺžkou 12,8 μm pri 0,5 obj. % zvýšili tepelnú vodivosť vody o 68 % a 0,5 obj. % strieborných nanorodov zvýšilo tepelnú vodivosť chladiacej kvapaliny na báze etylénglykolu o 98 %. Nanočastice oxidu hlinitého pri 0,1% môžu zvýšiť kritický tepelný tok vody až o 70%; častice tvoria na ochladenom objekte drsný porézny povrch, ktorý podporuje tvorbu nových bublín a ich hydrofilná povaha ich potom pomáha odtláčať a brániť tvorbe parnej vrstvy. Nanofluid s koncentráciou vyššou ako 5% pôsobí ako nenewtonovské tekutiny. (porov. (Oldenburg et al., 2007)

Pridanie kovových nanočastíc do chladiacich kvapalín používaných v systémoch tepelnej regulácie môže dramaticky zvýšiť tepelnú vodivosť základnej kvapaliny. Takéto kompozitné materiály z kovových nanočastíc a kvapalín sa označujú ako nanokvapaliny a ich použitie ako chladiacich kvapalín má potenciál znížiť požiadavky na hmotnosť a výkon systémov tepelnej regulácie kozmických lodí. Tepelná vodivosť nanofluidov závisí od koncentrácie, veľkosti, tvaru, povrchovej chémie a stavu agregácie základných nanočastíc. Skúmali sa účinky koncentrácie zaťaženia nanočastíc a pomeru strán nanočastíc na tepelnú vodivosť a viskozitu chladiacich kvapalín na báze vody a etylénglykolu. Strieborné nanorody s priemerom 55 ± 12 nm a priemernou dĺžkou 12,8 ± 8,5 μm pri koncentrácii 0,5% objemu zvýšili tepelnú vodivosť vody o 68%. Tepelná vodivosť chladiacej kvapaliny na báze etylénglykolu sa zvýšila o 98% s koncentráciou zaťaženia nanorodu striebra 0,5% objemu. Dlhšie nanorody mali väčší vplyv na tepelnú vodivosť ako kratšie nanorody pri rovnakej hustote zaťaženia. Dlhšie nanorody však tiež zvýšili viskozitu základnej tekutiny vo väčšej miere ako kratšie nanorody.
(Oldenburg a kol., 2007)


Vysoko výkonné ultrazvukom! Hielscherov sortiment pokrýva celé spektrum od kompaktného laboratórneho ultrasonicatora cez bench-top jednotky až po plne priemyselné ultrazvukové systémy.

Hielscher Ultrasonics vyrába vysokovýkonné ultrazvukové homogenizers z laboratórium na priemyselnej veľkosti.