Kylmedel baserade på termoledande nanofluider

Ultraljud syntetiserade nanofluider är effektiva kylmedel och värmeväxlare vätskor. Termoledande nanomaterial ökar värmeöverförings- och värmeavledningskapaciteten avsevärt. Ultraljudsbehandling är väl etablerad i syntes och funktionalisering av termoledande nanopartiklar samt produktion av stabila högpresterande nanofluider för kylning applikationer.

Nanofluidiska effekter på termohydraulisk prestanda

Värmeledningsförmågan hos ett material är ett mått på dess förmåga att leda värme. För kylmedel och värmeöverföringsvätska (även kallad termisk vätska eller termisk olja) önskas en hög värmeledningsförmåga. Många nanomaterial har fantastiska termoledande egenskaper. För att kunna använda nanomaterialens överlägsna termiska bedrift används så kallade nanofluider som kylvätskor. En nanofluids är en vätska, i vilken nanometerstora partiklar suspenderas i basvätskan som vatten, glykol eller olja, där de bildar en kolloidal lösning. Nanofluider kan avsevärt öka värmeledningsförmågan jämfört med vätskor utan nanopartiklar eller större partiklar. Material, storlek, viskositet, ytladdning och vätskestabilitet hos de dispergerade nanopartiklarna påverkar nanofluidernas termiska prestanda avsevärt. Nanofluider blir snabbt allt viktigare i värmeöverföringstillämpningar eftersom de visar överlägsen värmeöverföringsprestanda jämfört med konventionella basvätskor.
Ultraljud dispersion är en mycket effektiv, pålitlig och industriellt etablerad teknik för att producera nanofluider med högpresterande värmeöverföring kapacitet.

Ultraljud syntetiserade nanofluider är effektiva kylmedel och värmeväxlare vätskor. Termoledande nanomaterial ökar värmeöverförings- och värmeavledningskapaciteten avsevärt. Ultraljudsbehandling är väl etablerad i syntes och funktionalisering av termoledande nanopartiklar samt produktion av stabila högpresterande nanofluider för kylning applikationer.

Ultraljud spridning av kol nanorör (CNT) i polyetylenglykol (PEG)

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


UP400St för spridning av nanopartiklar till nanofluider.

UP400St, en 400W kraftfull ultraljudsprocessor för produktion av nanofluider med överlägsen värmeledningsförmåga.

Ultraljud gör det möjligt att släppa loss fördelarna med nano-storlek partikel såsom

  • ett högt yt-/volymförhållande för betydligt högre energi- och massöverföringshastigheter
  • låg massa för mycket god kolloidal stabilitet
  • låg tröghet, vilket minimerar erosion

Dessa nanostorleksrelaterade egenskaper ger nanofluider deras exceptionella värmeledningsförmåga. Ultraljud dispersion är den mest effektiva tekniken för att producera funktionaliserade nanopartiklar och nanofluider.

Ultraljud producerade nanofluider med överlägsen termisk gynnsamhet

Många nanomaterial – såsom CNT, kiseldioxid, grafen, aluminium, silver, bornitrid och många andra – har redan visat sig öka värmeöverföringsvätskornas termiska bidrag. Nedan kan du hitta exemplifierande forskningsresultat för termoledande nanofluider beredda under ultraljud.

Alumiunium-baserad nanofluidproduktion med ultraljud

(2015) visade den förbättrade värmeledningsförmågan hos Al2O3 nanofluider, som framställdes under ultraljud.
För att sprida Al2O3 nanopartiklar enhetligt i vatten, forskarna använde Hielscher sond-typ ultrasonicator UP400S. Ultraljud deagglomererade och dispergerade aluminiumpartiklar som ges i en partikelstorlek på ca 120 nm för alla nanofluider – oberoende av partikelkoncentrationen. Värmeledningsförmågan hos nanofluider ökade vid högre temperaturer jämfört med rent vatten. Med 0,5% Al2O3 partikelkoncentration vid rumstemperatur på 25 ° C är ökningen av värmeledningsförmågan endast cirka 0,57%, men vid 65 ° C ökar detta värde till cirka 8%. För volymkoncentration på 4% går förbättringen från 7,6% till 14,4% med en temperatur som stiger från 25 ° C till 65 ° C.
[jfr Buonomo m.fl., 2015]

Ultraljud dispersion är en mycket effektiv metod för att producera vattenhaltiga bonon nitrid nanofluider med överlägsen värmeledningsförmåga.

Partikelstorleksfördelning av vattenbaserade bornitrid nanofluider med olika bornitridkoncentration efter ultraljud med UP400S (a) 0.1% hBN, (b) 0.5% hBN, (c) 2% hBN
(Studie och grafer: © Ilhan et al., 2016)

Bor nitrid-baserade Nanofluid produktion med ultraljudsbehandling

(2016) undersökte värmeledningsförmågan hos sexkantig bornitrid (hBN) baserade nanofluider. För detta ändamål produceras en serie väl dispergerade, stabila nanofluider, innehållande hBN-nanopartiklar med en medeldiameter på 70 nm, med en tvåstegsmetod som involverar ultraljud och ytaktiva ämnen såsom natriumdodecylsulfat (SDS) och polyvinylpyrrolidon (PVP). Den ultraljud dispergerade hBN–vatten nanofluid visar betydande värmeledningsförmåga öka även för mycket utspädda partikel koncentrationer. Ultraljudsbehandling med sond-typ ultrasonicator UP400S minskade den genomsnittliga partikelstorleken på aggregat ner till 40–60 nm intervall. Forskarna drar slutsatsen att stora och täta bornitridaggregat, som observerades i obehandlat torrt tillstånd, bryts med ultraljudsprocessen och ytaktivt tillsats. Detta gör ultraljud dispersion en effektiv metod för beredning av vattenbaserade nanofluider med olika partikel koncentrationer.
[jfr Ilhan et al., 2016]

Bilden av skanningsöverföring elektronmikroskop (STEM) visar ultraljud dispergerad bornitrid i etylenglykol. För ultraljudsdispersion användes UP400S. Den resulterande nanofluiden har hög värmeledningsförmåga.

STEM-bild som visar morfologi av en ultraljud dispergerad en etylenglykol (EG) - baserad hBN nanofluid med 0.5% partikelvolymkoncentration.
(Studie och grafer: © Ilhan et al., 2016)

Ultraljud Dispersion av Nano-Silica: Hielscher ultraljud homogenisator UP400St sprider kiseldioxid nanopartiklar snabbt och effektivt i en enhetlig nano-dispersion.

Ultraljud dispersion av Nano-Kiseldioxid med ultrasonicator UP400St

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


“Ultraljud är den mest använda processen i litteraturen för att öka stabiliteten hos nanofluider.” [Ilhan et al., 2016] Och även i industriell produktion är ultraljudsbehandling idag den mest effektiva, pålitliga och ekonomiska tekniken för att få långsiktiga stabila nanofluider med enastående prestanda.

Industriella ultrasonicators för kylvätskeproduktion

Vetenskapligt bevisat, industriellt etablerat – Hielscher Ultrasonicators för Nanofluid produktion
Högpresterande ultrasonicators är pålitliga och mycket effektiva inline blandningssystem för produktion av termoledande nanofluider.Ultraljud högskjuvningsdisperser är pålitliga maskiner för kontinuerlig produktion av högpresterande kylmedel och värmeöverföringsvätskor. Ultraljudsdriven blandning är känd för sin effektivitet och tillförlitlighet – även när krävande blandningsförhållanden gäller.
Hielscher Ultrasonics utrustning gör det möjligt att förbereda giftfria, icke-farliga, vissa även livsmedelskvalitet nanofluider. Samtidigt är alla våra ultrasonicators mycket effektiva, pålitliga, säkra att använda och mycket robusta. Byggd för 24/7 drift, även våra bänk-top och medelstora ultrasonicators kan producera anmärkningsvärda volymer.
Läs mer om ultraljudsproduktion av nanofluider eller kontakta oss just nu för att få fördjupad konsultation och ett gratis förslag på en ultraljudsdisperser!

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
1 till 500 ml 10 till 200 ml / min UP100H
10 till 2000 ml 20 till 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000hdT
15 till 150L 3 till 15 liter/min UIP6000hdT
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


I den här videon visar vi dig ett ultraljudssystem på 2 kilowatt för inline-drift i ett rensningsbart skåp. Hielscher levererar ultraljud utrustning till nästan alla industrier, såsom kemisk industri, läkemedel, kosmetika, petrokemiska processer samt för lösningsmedelsbaserade extraktionsprocesser. Detta rengöringsbara skåp i rostfritt stål är konstruerat för drift i farliga områden. För detta ändamål kan det förseglade skåpet rensas av kunden med kväve eller frisk luft för att förhindra att brandfarliga gaser eller ångor kommer in i skåpet.

2x 1000 watt ultrasonicators i rensningsskåp för installation i farliga områden

Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.



Litteratur / Referenser

Fakta Värt att veta

Varför är nanofluider bra för kyl- och värmeöverföringsapplikationer?

En ny klass av kylmedel är nanofluider som består av en basvätska (t.ex. vatten), som fungerar som bärarvätska för partiklar i nanostorlek. Specialdesignade nanopartiklar (t.ex. CuO i nanostorlek, aluminiumoxid titandioxid, kolnanorör, kiseldioxid eller metaller som koppar, silvernanoroder) dispergerade i basvätskan kan förbättra värmeöverföringskapaciteten hos den resulterande nanofluiden avsevärt. Detta gör nanofluider extraordinära högpresterande kylvätskor.
Användning av specifikt tillverkade nanofluider som innehåller termoledande nanopartiklar möjliggör betydande förbättringar av värmeöverföring och avledning; t.ex. silvernanoroder med en diameter på 55±12 nm och en genomsnittlig längd på 12,8 μm vid 0,5 vol.% ökade vattnets värmeledningsförmåga med 68% och 0,5 vol.% av silvernanoroderna ökade värmeledningsförmågan hos etylenglykolbaserat kylvätska med 98%. Aluminiumoxidnanopartiklar vid 0,1% kan öka det kritiska värmeflödet av vatten med så mycket som 70%; Partiklarna bildar grov porös yta på det kylda föremålet, vilket uppmuntrar bildandet av nya bubblor, och deras hydrofila natur hjälper sedan till att skjuta bort dem, vilket hindrar bildandet av ångskiktet. Nanofluid med koncentrationen mer än 5% fungerar som icke-newtonska vätskor. (jfr (Oldenburg m.fl., 2007)

Tillsatsen av metallnanopartiklar till kylmedel som används i termiska styrsystem kan dramatiskt öka basvätskans värmeledningsförmåga. Sådana metallnanopartikelvätskekompositmaterial kallas nanofluider och deras användning som kylmedel har potential att minska vikt- och effektkraven för rymdfarkosters termiska styrsystem. Nanofluidernas värmeledningsförmåga är beroende av koncentrationen, storleken, formen, ytkemin och aggregeringstillståndet för de ingående nanopartiklarna. Effekterna av nanopartikelbelastningskoncentration och nanopartiklarnas bildförhållande på värmeledningsförmågan och viskositeten hos vatten- och etylenglykolbaserade kylmedel undersöktes. Silvernanoroder med en diameter av 55 ± 12 nm och en genomsnittlig längd av 12,8 ± 8,5 μm vid en koncentration av 0,5 volymprocent ökade värmeledningsförmågan hos vatten med 68%. Värmeledningsförmågan hos ett etylenglykolbaserat kylvätska ökades med 98% med en silvernanorodbelastningskoncentration på 0,5 volymprocent. Längre nanoroder hade större effekt på värmeledningsförmågan än kortare nanoroder vid samma belastningstäthet. Men längre nanoroder ökade också viskositeten hos basvätskan i större utsträckning än kortare nanoroder.
(Oldenburg m.fl., 2007)


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.