Ftohës me bazë nanofluidesh përçuese të nxehtësisë
Nanofluidet e sintetizuara me ultratinguj janë ftohës dhe lëngje efikase për shkëmbyesit e nxehtësisë. Nanomaterialet përçuese të nxehtësisë rrisin ndjeshëm kapacitetin e transferimit dhe të shpërndarjes së nxehtësisë. Sonikimi është një metodë tashmë e konsoliduar për sintezën dhe funksionalizimin e nanogrimcave përçuese të nxehtësisë, si edhe për prodhimin e nanofluideve të qëndrueshme me performancë të lartë për aplikime ftohjeje.
Efektet e nanofluideve në performancën termohidraulike
Përçueshmëria termike e një materiali është një masë e aftësisë së tij për të përçuar nxehtësinë. Për ftohësit dhe fluidet e transferimit të nxehtësisë (të quajtura edhe fluide termike ose vajra termikë), dëshirohet një përçueshmëri e lartë termike. Shumë nanomateriale kanë veti të shkëlqyera të përçimit të nxehtësisë. Për të shfrytëzuar përçueshmërinë termike superiore të nanomaterialeve, si lëngje ftohëse përdoren të ashtuquajturat nanofluide. Një nanofluid është një fluid në të cilin grimca me përmasa nanometrike janë të pezulluara në një fluid bazë, si uji, glikoli ose vaji, ku formojnë një tretësirë koloidale. Nanofluidet mund të kenë përçueshmëri termike ndjeshëm më të lartë krahasuar me lëngjet pa nanogrimca ose grimca më të mëdha. Materiali, përmasat, viskoziteti, ngarkesa sipërfaqësore dhe qëndrueshmëria në fluid e nanogrimcave të disperguara ndikojnë ndjeshëm në performancën termike të nanofluideve. Nanofluidet po fitojnë me shpejtësi rëndësi në aplikimet e transferimit të nxehtësisë, pasi shfaqin performancë superiore të transferimit të nxehtësisë krahasuar me fluidet bazë konvencionale.
Dispergimi me ultratinguj është një teknikë shumë efikase, e besueshme dhe e konsoliduar në industri për prodhimin e nanofluideve me kapacitete të transferimit të nxehtësisë me performancë të lartë.
- një raport i lartë sipërfaqe : vëllim për shpejtësi ndjeshëm më të larta të transferimit të energjisë dhe masës
- masë e vogël për qëndrueshmëri shumë të mirë koloidale
- inerci e ulët, e cila minimizon erozionin
Këto veçori të lidhura me përmasat nanometrike u japin nanofluideve përçueshmërinë e tyre të jashtëzakonshme termike. Dispergimi me ultratinguj është teknika më efikase për prodhimin e nanogrimcave të funksionalizuara dhe nanofluideve.
Nanofluide të prodhuara me ultratinguj me përçueshmëri termike superiore
Tashmë është vërtetuar se shumë nanomateriale – si CNT-të, silici dioksid, grafeni, alumini, argjendi, nitruri i borit dhe shumë të tjera – rrisin përçueshmërinë termike të fluideve të transferimit të nxehtësisë. Më poshtë mund të gjeni shembuj rezultatesh kërkimore për nanofluidet përçuese të nxehtësisë të përgatitura me trajtim me ultratinguj.
Prodhimi i nanofluideve me bazë alumini me ultratinguj
Buonomo et al. (2015) demonstruan përçueshmërinë termike të përmirësuar të nanofluideve Al2O3, të cilat u përgatitën me trajtim me ultratinguj.
Për t’i disperguar nanogrimcat Al2O3 në mënyrë të njëtrajtshme në ujë, studiuesit përdorën pajisjen me ultratinguj me sondë UP400S të Hielscher. Grimcat e aluminit të deaglomeruara dhe të disperguara me ultratinguj kishin përmasa rreth 120 nm për të gjitha nanofluidet – pavarësisht nga përqendrimi i grimcave. Përçueshmëria termike e nanofluideve rritej në temperatura më të larta krahasuar me ujin e pastër. Me një përqendrim të grimcave Al2O3 prej 0,5%, në temperaturën e dhomës prej 25°C, rritja e përçueshmërisë termike është vetëm rreth 0,57%, por në 65°C kjo vlerë rritet në rreth 8%. Për një përqendrim vëllimor prej 4%, përmirësimi shkon nga 7,6% në 14,4% me rritjen e temperaturës nga 25°C në 65°C.
[cf. Buonomo et al., 2015]
Shpërndarja e përmasave të grimcave të nanofluideve të nitrurit të borit me bazë uji, me përqendrime të ndryshme të nitrurit të borit, pas trajtimit me ultratinguj me UP400S (a) 0,1% hBN, (b) 0,5% hBN, (c) 2% hBN
(Studimi dhe grafikët: © Ilhan et al., 2016)
Prodhimi i nanofluideve me bazë nitruri bori duke përdorur sonikimin
Ilhan et al. (2016) hulumtuan përçueshmërinë termike të nanofluideve me bazë nitruri gjashtëkëndor të borit (hBN). Për këtë qëllim prodhohet një seri nanofluidesh të qëndrueshme dhe të disperguara mirë, që përmbajnë nanogrimca hBN me diametër mesatar prej 70 nm, me një metodë me dy hapa që përfshin trajtimin me ultratinguj dhe lëndë sipërfaqësisht aktive si dodecil sulfati i natriumit (SDS) dhe polivinilpirrolidoni (PVP). Nanofluidi hBN–ujë i disperguar me ultratinguj shfaq një rritje të konsiderueshme të përçueshmërisë termike edhe për përqendrime shumë të ulëta të grimcave. Sonikimi me pajisjen me ultratinguj të tipit sondë UP400S e zvogëloi madhësinë mesatare të grimcave të agregateve deri në intervalin 40–60 nm. Studiuesit arrijnë në përfundimin se agregatet e mëdha dhe të dendura të nitrurit të borit, të cilat u vërejtën në gjendje të thatë të patrajtuar, shpërbëhen nëpërmjet procesit të trajtimit me ultratinguj dhe shtimit të lëndëve sipërfaqësisht aktive. Kjo e bën dispergimin me ultratinguj një metodë efektive për përgatitjen e nanofluideve me bazë uji me përqendrime të ndryshme të grimcave.
[cf. Ilhan et al., 2016]
“Trajtimi me ultratinguj është procesi më i përdorur në literaturë për të rritur qëndrueshmërinë e nanofluideve.” [Ilhan et al., 2016] Edhe në prodhimin industrial, sonikimi është sot teknika më efektive, më e besueshme dhe më ekonomike për të përftuar nanofluide të qëndrueshme për një kohë të gjatë, me performancë të jashtëzakonshme.
Pajisje industriale me ultratinguj për prodhimin e lëngjeve ftohëse
Të provuara shkencërisht, të konsoliduara në industri – Pajisjet me ultratinguj Hielscher për prodhimin e nanofluideve
Disperguesit me ultratinguj me forca të larta prerëse janë makineri të besueshme për prodhimin e vazhdueshëm të lëngjeve ftohëse dhe fluideve të transferimit të nxehtësisë me performancë të lartë. Përzierja e nxitur nga ultratingujt njihet për efikasitetin dhe besueshmërinë e saj – edhe në kushte të vështira përzierjeje.
Pajisjet Hielscher Ultrasonics mundësojnë përgatitjen e nanofluideve jotoksike, të parrezikshme, disa prej të cilave janë madje të përshtatshme për përdorim ushqimor. Në të njëjtën kohë, të gjitha pajisjet tona me ultratinguj janë shumë efikase, të besueshme, të sigurta në përdorim dhe shumë të qëndrueshme. Të ndërtuara për funksionim 24/7, edhe pajisjet tona me ultratinguj për tavolinë pune dhe ato me përmasa mesatare janë në gjendje të prodhojnë vëllime të konsiderueshme.
Lexoni më shumë rreth prodhimit të nanofluideve me ultratinguj ose na kontaktoni tani për një konsultim të hollësishëm dhe një ofertë falas për një dispergues me ultratinguj!
Tabela më poshtë ju jep një ide për kapacitetin e përafërt të përpunimit të pajisjeve tona me ultratinguj:
| Vëllimi i serisë | Prurja | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri në 500mL | 10 deri në 200mL/min | UP100H |
| 10 deri në 2000mL | 20 deri në 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 deri në 20L | 0,2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100L | 2 deri në 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 deri në 150L | 3 deri në 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 deri në 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | më e madhe | grup pajisjesh UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Literatura / Referencat
- 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.
Fakte që ia vlen të njihen
Pse janë nanofluidet të përshtatshme për aplikime ftohjeje dhe transferimi të nxehtësisë?
Nanofluidet janë një klasë e re lëngjesh ftohëse që përbëhen nga një fluid bazë (p.sh., ujë), i cili shërben si lëng mbartës për grimcat me përmasa nanometrike. Nanogrimcat e projektuara posaçërisht (p.sh. CuO me përmasa nanometrike, oksid alumini dioksid titani, nanotuba karboni, silicë ose metale si bakri, nanoshufra argjendi), të disperguara në fluidin bazë, mund ta rrisin ndjeshëm kapacitetin e transferimit të nxehtësisë së nanofluidit që përftohet. Kjo i bën nanofluidet lëngje ftohëse me performancë jashtëzakonisht të lartë.
Përdorimi i nanofluideve të prodhuara posaçërisht, që përmbajnë nanogrimca termopërçuese, mundëson përmirësime të konsiderueshme në transferimin dhe shpërndarjen e nxehtësisë; p.sh. nanoshufrat e argjendit me diametër 55±12 nm dhe gjatësi mesatare 12,8 µm, në 0,5 vol.%, e rritën përçueshmërinë termike të ujit me 68%, ndërsa 0,5 vol.% nanoshufra argjendi e rritën përçueshmërinë termike të lëngut ftohës me bazë etilen glikoli me 98%. Nanogrimcat e oksidit të aluminit në 0,1% mund ta rrisin fluksin kritik të nxehtësisë së ujit deri në 70%; grimcat formojnë një sipërfaqe të ashpër poroze mbi objektin që ftohet, e cila nxit formimin e flluskave të reja, dhe natyra e tyre hidrofile më pas ndihmon në largimin e tyre, duke penguar formimin e shtresës së avullit. Nanofluidi me përqendrim më të madh se 5% sillet si fluidet jonewtoniane. (shih (Oldenburg et al., 2007)
Shtimi i nanogrimcave metalike në lëngjet ftohëse të përdorura në sistemet e kontrollit termik mund ta rrisë në mënyrë drastike përçueshmërinë termike të fluidit bazë. Materiale të tilla të përbëra nga nanogrimca metalike dhe fluid quhen nanofluide dhe përdorimi i tyre si lëngje ftohëse ka potencialin të zvogëlojë peshën dhe kërkesat për fuqi të sistemeve të kontrollit termik të mjeteve hapësinore. Përçueshmëria termike e nanofluideve varet nga përqendrimi, madhësia, forma, kimia e sipërfaqes dhe gjendja e agregimit të nanogrimcave përbërëse. U hetuan efektet e përqendrimit të nanogrimcave të shtuara dhe të raportit të përmasave të nanogrimcave mbi përçueshmërinë termike dhe viskozitetin e lëngjeve ftohëse me bazë uji dhe etilen glikoli. Nanoshufrat e argjendit me diametër 55 ± 12 nm dhe gjatësi mesatare 12,8 ± 8,5 μm, në një përqendrim prej 0,5% sipas vëllimit, e rritën përçueshmërinë termike të ujit me 68%. Përçueshmëria termike e një lëngu ftohës me bazë etilen glikoli u rrit me 98% me një përqendrim të nanoshufrave të argjendit të shtuara prej 0,5% sipas vëllimit. Nanoshufrat më të gjata patën një efekt më të madh mbi përçueshmërinë termike sesa nanoshufrat më të shkurtra, në të njëjtën dendësi shtimi. Megjithatë, nanoshufrat më të gjata e rritën edhe viskozitetin e fluidit bazë në një masë më të madhe sesa nanoshufrat më të shkurtra.
(Oldenburg et al., 2007)
Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues ultrasonikë me performancë të lartë, nga përmasat laboratorike deri te përmasat industriale.


