Охолоджувальні рідини на основі термозпровідних нанорідин

Нанорідини, синтезовані за допомогою ультразвуку, є ефективними охолоджувальними рідинами та теплоносіями. Термозпровідні наноматеріали значно підвищують теплопередачу та тепловіддачу. Ультразвукова обробка добре зарекомендувала себе у синтезі та функціоналізації термозпровідних наночастинок, а також у виробництві стабільних високоефективних нанорідин для застосування в охолодженні.

Вплив нанорідин на термогідравлічну ефективність

Теплопровідність матеріалу є мірою його здатності проводити тепло. Для охолоджувальних рідин і теплоносіїв (також званих термічними рідинами або термомаслами) бажана висока теплопровідність. Багато наноматеріалів мають чудові термозпровідні властивості. Щоб використати переважну теплопровідність наноматеріалів, так звані нанорідини використовуються як охолоджувальні рідини. Нанорідина – це рідина, в якій нанометрові частинки дисперговані в базовій рідині, такій як вода, гліколь або олія, де вони утворюють колоїдний розчин. Нанорідини можуть значно підвищувати теплопровідність порівняно з рідинами без наночастинок або з більшими частинками. Матеріал, розмір, в’язкість, поверхневий заряд і стабільність рідини диспергованих наночастинок суттєво впливають на теплові характеристики нанорідин. Нанорідини швидко набувають важливого значення у застосуваннях теплопередачі, оскільки вони демонструють переважну ефективність теплопередачі порівняно з традиційними базовими рідинами.
Ультразвукова дисперсія є високоефективним, надійним і промислово визнаним методом виробництва нанорідин із високоефективними характеристиками теплопередачі.

Нанорідини, синтезовані за допомогою ультразвуку, є ефективними охолоджувальними рідинами та теплоносіями для теплообмінників. Теплопровідні наноматеріали значно підвищують здатність до теплопередачі та розсіювання тепла. Ультразвукова обробка добре зарекомендувала себе в синтезі та функціоналізації теплопровідних наночастинок, а також у виробництві стабільних високоефективних нанорідин для охолодження.

Ультразвукова обробка дозволяє розкрити переваги нанорозмірних частинок, таких як

• високе відношення поверхні до об’єму для значно вищих швидкостей енерго- та масопереносу
• мала маса для дуже хорошої колоїдної стабільності
• низька інерція, яка мінімізує ерозію

Ці властивості, пов’язані з нанорозміром, надають нанорідинам їхньої виняткової теплопровідності. Ультразвукова дисперсія є найефективнішим методом виробництва функціоналізованих наночастинок і нанорідин.

Нанорідини, вироблені за допомогою ультразвуку, із переважною теплопровідністю

Багато наноматеріалів – таких як CNTs, діоксид кремнію, графен, алюміній, срібло, нітрид бору та багато інших – вже довели свою здатність підвищувати теплопровідність теплоносіїв. Нижче наведено приклади результатів досліджень термозпровідних нанорідин, приготованих за допомогою ультразвукової обробки.

Виробництво нанорідин на основі алюмінію за допомогою ультразвуку

Buonomo et al. (2015) продемонстрували покращену теплопровідність нанорідин Al2O3, які були приготовані за допомогою ультразвукової обробки.
Щоб рівномірно диспергувати наночастинки Al2O3 у воді, дослідники використовували Hielscher ультразвуковий гомогенізатор зондового типу UP400S. Ультразвукова дезагломерація та дисперсія частинок алюмінію дали розмір частинок приблизно 120 nm для всіх нанорідин – незалежно від концентрації частинок. Теплопровідність нанорідин зростала за вищих температур порівняно з чистою водою. При концентрації частинок Al2O3 0,5% при кімнатній температурі 25°C збільшення теплопровідності становить лише близько 0,57%, але при 65°C це значення зростає до близько 8%. Для об’ємної концентрації 4% покращення змінюється від 7,6% до 14,4% при підвищенні температури від 25°C до 65°C.
[cf. Buonomo et al., 2015]

Виробництво нанорідин на основі нітриду бору за допомогою ультразвукової обробки

Ilhan et al. (2016) досліджували теплопровідність нанорідких середовищ на основі гексагонального нітриду бору (hBN). З цією метою серію добре диспергованих, стабільних нанорідких середовищ, що містять наночастинки hBN із середнім діаметром 70 nm, вироблено двоетапним методом, що включає ультразвукову обробку та поверхнево-активні речовини, такі як додецилсульфат натрію (SDS) та полівінілпіролідон (PVP). Ультразвуково дисперговане hBN–водне нанорідке середовище демонструє значне збільшення теплопровідності навіть при дуже низьких концентраціях частинок. Ультразвукова обробка за допомогою ультразвукового апарату UP400S зондового типу зменшила середній розмір частинок агрегатів до діапазону 40–60 nm. Дослідники доходять висновку, що великі та щільні агрегати нітриду бору, які спостерігалися в необробленому сухому стані, руйнуються під час процесу ультразвукової дисперсії та додавання поверхнево-активних речовин. Це робить ультразвукову дисперсію ефективним методом для приготування водних нанорідких середовищ із різними концентраціями частинок.
[cf. Ilhan et al., 2016]

«Ультразвукова обробка є найбільш широко використовуваною процедурою в літературі для підвищення стабільності нанорідких середовищ». [Ilhan et al., 2016] А також в промисловому виробництві ультразвукова обробка на сьогодні є найбільш ефективним, надійним та економічним методом отримання довгостроково стабільних нанорідких середовищ із видатними характеристиками.

Промислові ультразвукові апарати для виробництва охолоджувальних рідин

Науково доведено, промислово впроваджено – ультразвукові апарати Hielscher для виробництва нанорідких середовищ
Ультразвукові високосердні диспергатори є надійними машинами для безперервного виробництва високопродуктивних охолоджувальних рідин та теплоносіїв. Ультразвукове змішування відоме своєю ефективністю та надійністю – навіть за складних умов змішування.
Обладнання Hielscher Ultrasonics дозволяє готувати нетоксичні, небезпечні, деякі навіть харчові нанорідкі середовища. Водночас усі наші ультразвукові апарати є високоефективними, надійними, безпечними в експлуатації та дуже міцними. Створені для роботи 24/7, навіть наші настільні та середнього розміру ультразвукові апарати здатні виробляти значні обсяги.
Дізнайтеся більше про ультразвукове виробництво нанорідких середовищ або зв’яжіться з нами зараз, щоб отримати детальну консультацію та безкоштовну пропозицію на ультразвуковий диспергатор!

Нижче наведена таблиця дає уявлення про приблизну продуктивність обробки наших ультразвукових апаратів:

У цьому відео ми показуємо ультразвукову систему потужністю 2 кіловати для роботи в потоці, розміщену в шафі з продуванням. Hielscher постачає ультразвукове обладнання практично для всіх галузей, зокрема хімічної, фармацевтичної та косметичної промисловості, нафтохімічних процесів, а також процесів екстракції розчинниками. Цю шафу з нержавіючої сталі з продуванням призначено для роботи у вибухонебезпечних зонах. Для цього замовник може продувати герметичну шафу азотом або свіжим повітрям, щоб запобігти потраплянню всередину легкозаймистих газів або парів.