Расхладне течности на бази топлотно проводљивих нанофлуида

Ултразвучно синтетисани нанофлуиди су ефикасне расхладне течности и течности за измењиваче топлоте. Топлотно проводљиви наноматеријали значајно повећавају способност преноса и одвођења топлоте. Соникација је добро утврђен поступак за синтезу и функционализацију топлотно проводљивих наночестица, као и за производњу стабилних нанофлуида високих перформанси за примене у хлађењу.

Утицај нанофлуида на термохидрауличке перформансе

Топлотна проводљивост материјала је мера његове способности да проводи топлоту. За расхладне течности и флуиде за пренос топлоте (који се називају и термални флуиди или термална уља) пожељна је висока топлотна проводљивост. Бројни наноматеријали имају одлична топлотно проводљива својства. Да би се искористила изузетна топлотна проводљивост наноматеријала, као расхладне течности користе се такозвани нанофлуиди. Нанофлуид је флуид у коме су честице нанометарских димензија суспендоване у основном флуиду, као што су вода, гликол или уље, где формирају колоидни раствор. Нанофлуиди могу имати значајно већу топлотну проводљивост у поређењу са течностима без наночестица или већих честица. Материјал, величина, вискозност, површинско наелектрисање и стабилност диспергованих наночестица у флуиду значајно утичу на топлотне перформансе нанофлуида. Нанофлуиди брзо добијају на значају у применама преноса топлоте јер показују супериорне перформансе преноса топлоте у поређењу са конвенционалним основним флуидима.
Ултразвучно дисперговање је високо ефикасна, поуздана и индустријски утврђена техника за производњу нанофлуида са високим способностима преноса топлоте.

Ултразвучно синтетисани нанофлуиди ефикасне су расхладне течности и течности за измењиваче топлоте. Топлотно проводљиви наноматеријали значајно повећавају способност преноса и одвођења топлоте. Соникација је добро утврђена метода за синтезу и функционализацију топлотно проводљивих наночестица, као и за производњу стабилних нанофлуида високих перформанси за примену у хлађењу.

Ултразвучна обрада омогућава искоришћавање предности честица наноразмера, као што су

• висок однос површине : запремине за значајно веће брзине преноса енергије и масе
• мала маса за веома добру колоидну стабилност
• мала инерција, која своди ерозију на минимум

Ова својства повезана са нанодимензијама дају нанофлуидима њихову изузетну топлотну проводљивост. Ултразвучно дисперговање је најефикаснија техника за производњу функционализованих наночестица и нанофлуида.

Ултразвучно произведени нанофлуиди са супериорном топлотном проводљивошћу

За бројне наноматеријале – као што су угљеничне наноцеви (CNT), силицијум-диоксид, графен, алуминијум, сребро, бор-нитрид и многи други – већ је доказано да повећавају топлотну проводљивост флуида за пренос топлоте. У наставку су наведени примери резултата истраживања топлотно проводљивих нанофлуида припремљених ултразвучном обрадом.

Производња нанофлуида на бази алуминијума помоћу ултразвука

Buonomo и сар. (2015) показали су побољшану топлотну проводљивост нанофлуида Al2O3 припремљених ултразвучном обрадом.
Да би равномерно дисперговали наночестице Al2O3 у води, истраживачи су користили Hielscher ултразвучни уређај са сондом UP400S. Ултразвучном деагломерацијом и дисперговањем алуминијумских честица постигнута је величина честица од приближно 120 nm за све нанофлуиде – независно од концентрације честица. Топлотна проводљивост нанофлуида повећавала се на вишим температурама у поређењу са чистом водом. При концентрацији честица Al2O3 од 0,5% и собној температури од 25°C, повећање топлотне проводљивости износи само око 0,57%, али на 65°C ова вредност расте на око 8%. При запреминској концентрацији од 4%, побољшање расте са 7,6% на 14,4% са порастом температуре са 25°C на 65°C.
[уп. Buonomo и сар., 2015]

Производња нанофлуида на бази бор-нитрида применом соникације

Ilhan и сарадници (2016) истраживали су топлотну проводљивост нанофлуида на бази хексагоналног бор-нитрида (hBN). У ту сврху се серија добро диспергованих, стабилних нанофлуида, који садрже наночестице hBN средњег пречника 70 nm, производи двостепеном методом која укључује ултразвучну обраду и површински активне материје као што су натријум-додецил-сулфат (SDS) и поливинилпиролидон (PVP). Ултразвучно диспергован нанофлуид hBN–вода показује значајно повећање топлотне проводљивости чак и при веома ниским концентрацијама честица. Соникација ултразвучним уређајем са сондом UP400S смањила је просечну величину честица агрегата на опсег од 40–60 nm. Истраживачи закључују да се велики и густи агрегати бор-нитрида, уочени у нетретираном сувом стању, разбијају ултразвучном обрадом и додавањем површински активних материја. То чини ултразвучно дисперговање ефикасном методом за припрему нанофлуида на бази воде са различитим концентрацијама честица.
[cf. Ilhan et al., 2016]

„Ултразвучна обрада је у литератури најшире примењиван поступак за повећање стабилности нанофлуида.“ [Ilhan et al., 2016] И у индустријској производњи соникација је данас најефикаснија, најпоузданија и најекономичнија техника за добијање дугорочно стабилних нанофлуида изузетних перформанси.

Индустријски ултразвучни уређаји за производњу расхладних течности

Научно доказани, етаблирани у индустрији – Hielscher ултразвучни уређаји за производњу нанофлуида
Ултразвучни диспергатори са високим смицањем поуздане су машине за континуирану производњу расхладних течности и флуида за пренос топлоте високих перформанси. Мешање помоћу ултразвука познато је по својој ефикасности и поузданости – чак и у захтевним условима мешања.
Опрема компаније Hielscher Ultrasonics омогућава припрему нетоксичних, безопасних нанофлуида, од којих су неки чак и прехрамбеног квалитета. Истовремено, сви наши ултразвучни уређаји су високо ефикасни, поуздани, безбедни за руковање и веома робусни. Конструисани за рад 24/7, чак и наши стони ултразвучни уређаји и ултразвучни уређаји средње величине могу да произведу значајне запремине.
Прочитајте више о ултразвучној производњи нанофлуида или нас одмах контактирајте да бисте добили детаљне консултације и бесплатну понуду за ултразвучни диспергатор!

Табела у наставку даје увид у приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:

У овом видеу приказујемо ултразвучни систем од 2 киловата за рад у протоку, смештен у орман са могућношћу продувавања. Hielscher испоручује ултразвучну опрему за готово све индустријске гране, као што су хемијска, фармацеутска и козметичка индустрија, петрохемијски процеси, као и процеси екстракције растварачима. Овај орман од нерђајућег челика са могућношћу продувавања пројектован је за рад у зонама опасности од експлозије. У ту сврху корисник може продувавати заптивени орман азотом или свежим ваздухом како би спречио улазак запаљивих гасова или пара у орман.