Termoiletken nanoakışkanlara dayalı soğutucular
Ultrasonik olarak sentezlenen nanoakışkanlar, verimli soğutucular ve ısı eşanjörü sıvılarıdır. Termoiletken nanomalzemeler, ısı transferini ve ısı yayma kapasitesini önemli ölçüde artırır. Sonikasyon, termoiletken nanopartiküllerin sentezi ve işlevselleştirilmesinin yanı sıra soğutma uygulamaları için kararlı yüksek performanslı nanoakışkanların üretiminde iyi bir şekilde kurulmuştur.
Termo-Hidrolik Performans Üzerindeki Nanoakışkan Etkiler
Bir malzemenin ısıl iletkenliği, ısıyı iletme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Soğutucular ve ısı transfer sıvısı (termal akışkan veya termal yağ olarak da adlandırılır) için yüksek bir termal iletkenlik arzu edilir. Çok sayıda nanomalzeme mükemmel termo-iletken özellikler sunar. Nanomalzemelerin üstün termal iletkenliğini kullanmak için, soğutma sıvıları olarak nanoakışkanlar kullanılır. Nanoakışkanlar, nanometre boyutundaki parçacıkların su, glikol veya yağ gibi baz sıvıda asılı kaldığı ve burada kolloidal bir çözelti oluşturdukları bir sıvıdır. Nanoakışkanlar, nanopartikül içermeyen sıvılara veya daha büyük partiküllere kıyasla termal iletkenlikte önemli ölçüde artabilir. Dağılmış nanopartiküllerin malzemesi, boyutu, viskozitesi, yüzey yükü ve akışkan stabilitesi, nanoakışkanların termal performansını önemli ölçüde etkiler. Nanoakışkanlar, geleneksel baz akışkanlara kıyasla üstün ısı transfer performansı gösterdikleri için ısı transferi uygulamalarında hızla önem kazanmaktadır.
Ultrasonik dispersiyon, yüksek performanslı ısı transfer kapasitelerine sahip nanoakışkanlar üretmek için oldukça verimli, güvenilir ve endüstriyel olarak kurulmuş bir tekniktir.
- Önemli ölçüde daha yüksek enerji ve kütle transfer hızları için yüksek yüzey : hacim oranı
- Çok iyi kolloidal stabilite için düşük kütle
- erozyonu en aza indiren düşük atalet
Bu nano boyutla ilgili özellikler, nanoakışkanlara olağanüstü termal iletkenliklerini verir. Ultrasonik dispersiyon, işlevselleştirilmiş nanopartiküller ve nanoakışkanlar üretmek için en verimli tekniktir.
Üstün Termal Elverişliliğe Sahip Ultrasonik Olarak Üretilen Nanoakışkanlar
Çok sayıda nanomalzeme – CNT'ler, silika, grafen, alüminyum, gümüş, bor nitrür ve diğerleri gibi – ısı transfer sıvılarının termal iletkenliğini arttırdığı zaten kanıtlanmıştır. Aşağıda, ultrasonikasyon altında hazırlanan termo-iletken nanoakışkanlar için örnek araştırma sonuçlarını bulabilirsiniz.
Ultrason ile Alüminyum Bazlı Nanoakışkan Üretimi
Buonomo ve ark. (2015), ultrasonikasyon altında hazırlanan Al2O3 nanoakışkanlarının gelişmiş termal iletkenliğini göstermiştir.
Al2O3 nanopartiküllerini suya homojen bir şekilde dağıtmak için, araştırmacılar Hielscher prob tipi ultrasonicator UP400S'yi kullandılar. Ultrasonik olarak topaklanmış ve dağılmış alüminyum parçacıkları, tüm nanoakışkanlar için yaklaşık 120 nm'lik bir parçacık boyutunda elde edildi – partikül konsantrasyonundan bağımsız olarak. Nanoakışkanların termal iletkenliği, saf suya kıyasla daha yüksek sıcaklıklarda artıyordu. 25 ° C oda sıcaklığında% 0.5 Al2O3 partikül konsantrasyonu ile termal iletkenlikteki artış sadece yaklaşık% 0.57'dir, ancak 65 ° C'de bu değer yaklaşık% 8'e yükselir. %4'lük hacim konsantrasyonu için, artış %7,6'dan ,4'e çıkar ve sıcaklık 25°C'den 65°C'ye yükselir.
[cf. Buonomo ve diğerleri, 2015]
UP400S ile ultrasonikasyon sonrası çeşitli bor nitrür konsantrasyonlarına sahip su bazlı bor nitrür nanoakışkanlarının partikül boyutu dağılımı (a) %0.1 hBN, (b) %0.5 hBN, (c) %2 hBN
Sonikasyon kullanarak Bor Nitrür Bazlı Nanoakışkan Üretimi
İlhan ve ark. (2016), altıgen bor nitrür (hBN) bazlı nanoakışkanların termal iletkenliğini araştırmıştır. Bu amaçla, ortalama çapı 70 nm olan hBN nanopartikülleri içeren bir dizi iyi dağılmış, kararlı nanoakışkan, ultrasonikasyon ve sodyum dodesil sülfat (SDS) ve polivinil pirolidon (PVP) gibi yüzey aktif maddeleri içeren iki aşamalı bir yöntemle üretilir. Ultrasonik olarak dağılmış hBN-su nanoakışkanı, çok seyreltik partikül konsantrasyonları için bile önemli termal iletkenlik artışı gösterir. Prob tipi ultrasonicator UP400S ile sonikasyon, agregaların ortalama parçacık boyutunu 40-60 nm aralığına düşürdü. Araştırmacılar, işlenmemiş kuru halde gözlenen büyük ve yoğun bor nitrür agregalarının ultrasonikasyon işlemi ve yüzey aktif madde ilavesi ile kırıldığı sonucuna varmışlardır. Bu, ultrasonik dispersiyonu çeşitli parçacık konsantrasyonlarına sahip su bazlı nanoakışkanların hazırlanması için etkili bir yöntem haline getirir.
[Bkz. İlhan ve ark., 2016]
% 0.5 partikül hacmi konsantrasyonuna sahip ultrasonik olarak dağılmış bir etilen glikol (EG) bazlı hBN nanoakışkanının morfolojisini gösteren STEM görüntüsü.
“Ultrasonikasyon, nanoakışkanların stabilitesini artırmak için literatürde en yaygın kullanılan işlemdir.” [İlhan ve ark., 2016] Ve ayrıca endüstriyel üretimde, sonikasyon günümüzde olağanüstü performansa sahip uzun vadeli kararlı nanoakışkanlar elde etmek için en etkili, güvenilir ve ekonomik tekniktir.
Soğutucu Üretimi için Endüstriyel Ultrasonikatörler
Bilimsel Olarak Kanıtlanmış, Endüstriyel Olarak Kurulmuş – Nanoakışkan Üretimi için Hielscher Ultrasonicators
Ultrasonik yüksek parçalayıcı dağıtıcılar, yüksek performanslı soğutucuların ve ısı transfer sıvılarının sürekli üretimi için güvenilir makinelerdir. Ultrasonik tahrikli karıştırma, verimliliği ve güvenilirliği ile bilinir – Zorlu karıştırma koşullarında bile geçerlidir.
Hielscher Ultrasonik ekipman, toksik olmayan, tehlikeli olmayan, hatta bazı gıda sınıfı nanoakışkanlar hazırlamaya izin verir. Aynı zamanda, tüm ultrasonicator'larımız son derece verimli, güvenilir, kullanımı güvenli ve çok sağlamdır. 7/24 çalışma için inşa edilmiş, tezgah üstü ve orta boy ultrasonicator'larımız bile olağanüstü hacimler üretebilir.
Nanoakışkanların ultrasonik üretimi hakkında daha fazla bilgi edinin veya derinlemesine danışmanlık ve ultrasonik dağıtıcı için ücretsiz bir teklif almak için hemen bizimle iletişime geçin!
Aşağıdaki tablo size ultrasonicators'ımızın yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesini verir:
| Numune Hacmi | Akış Oranı | Önerilen Cihaz |
|---|---|---|
| 1 - 500mL | 10 - 200mL/min | UP100H |
| 10 - 2000mL | 20 - 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 - 20L | 0,2 - 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 - 100L | 2 - 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 ila 150L | 3 ila 15L/dk | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 - 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha büyük | grubu UIP16000 |
Bizimle İletişime Geçin!? Bize Sor!
Hielscher Ultrasonics, laboratuvar, pilot ve endüstriyel ölçekte karıştırma uygulamaları, dispersiyon, emülsifikasyon ve ekstraksiyon için yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir.
Literatür? Referanslar
- 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.
Bilmeye Değer Gerçekler
Nanoakışkanlar Soğutma ve Isı Transferi Uygulamaları için Neden İyidir?
Yeni bir soğutucu sınıfı, nano boyutlu parçacıklar için taşıyıcı sıvı görevi gören bir baz sıvıdan (örneğin su) oluşan nanoakışkanlardır. Baz sıvıya dağılan amaca yönelik tasarlanmış nanopartiküller (örneğin nano boyutlu CuO, alümina titanyum dioksit, karbon nanotüpler, silika veya bakır, gümüş nanoçubuklar gibi metaller), elde edilen nanoakışkanın ısı transfer kapasitesini önemli ölçüde artırabilir. Bu, nanoakışkanları olağanüstü yüksek performanslı soğutma sıvıları yapar.
Termo-iletken nanopartiküller içeren özel olarak üretilmiş nanoakışkanların kullanılması, ısı transferi ve dağılımında önemli iyileştirmeler sağlar; Örneğin, 55±12 nm çapında ve 12,8 μm ortalama uzunluğunda% 0.5 hacimde gümüş nanoçubuklar suyun termal iletkenliğini h oranında artırdı ve gümüş nanoçubukların %0.5 hacmi, etilen glikol bazlı soğutucunun termal iletkenliğini � oranında artırdı. % 0.1'deki alümina nanopartikülleri, suyun kritik ısı akışını% 70'e kadar artırabilir; Parçacıklar, soğutulmuş nesne üzerinde pürüzlü gözenekli bir yüzey oluşturur, bu da yeni kabarcıkların oluşumunu teşvik eder ve hidrofilik yapıları daha sonra onları itmeye yardımcı olarak buhar tabakasının oluşumunu engeller. Konsantrasyonu %5'ten fazla olan nanoakışkan, Newton olmayan sıvılar gibi davranır. (bkz. (Oldenburg ve diğerleri, 2007)
Termal kontrol sistemlerinde kullanılan soğutuculara metal nanopartiküllerin eklenmesi, baz sıvının termal iletkenliğini önemli ölçüde artırabilir. Bu tür metal nanoparçacık-sıvı kompozit malzemelere nanoakışkanlar denir ve soğutucu olarak kullanımları, uzay aracı termal kontrol sistemlerinin ağırlık ve güç gereksinimlerini azaltma potansiyeline sahiptir. Nanoakışkanların termal iletkenliği, kurucu nanopartiküllerin konsantrasyonuna, boyutuna, şekline, yüzey kimyasına ve toplanma durumuna bağlıdır. Nanopartikül yükleme konsantrasyonunun ve nanopartiküllerin en-boy oranının su ve etilen glikol bazlı soğutucuların termal iletkenliği ve viskozitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Hacimce% 0.5'lik bir konsantrasyonda 55 ± 12 nm çapında ve ortalama 12.8 ± 8.5 μm uzunluğunda gümüş nanoçubuklar, suyun ısıl iletkenliğini% 68 arttırdı. Etilen glikol bazlı bir soğutucunun termal iletkenliği, hacimce %0,5'lik bir gümüş nanoçubuk yükleme konsantrasyonu ile � oranında artırıldı. Daha uzun nanoçubuklar, aynı yükleme yoğunluğundaki daha kısa nanoçubuklardan daha uzun iletkenlik üzerinde daha büyük bir etkiye sahipti. Bununla birlikte, daha uzun nanoçubuklar, baz sıvının viskozitesini daha kısa nanoçubuklardan daha büyük ölçüde arttırmıştır.
(Oldenburg ve diğerleri, 2007)
Hielscher Ultrasonics, yüksek performanslı ultrasonik homojenizatörler üretmektedir. laboratuvar Hedef endüstriyel boyut.