氧化铜纳米流体的制备及其在热管中的应用研究

发布时间：2017-06-09 16:10

  本文关键词：氧化铜纳米流体的制备及其在热管中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：纳米流体的能量传递过程与其应用技术研究是纳米技术应用研究的重要一部分。通过长期以来对于纳米流体的研究发现,在液体中添加一定量的纳米粒子,可以有效提高液体的导热系数,从而起到强化液体传热性能的作用,并且不会造成传热设备的磨损或堵塞等不良的后果。本研究旨在制备出一种传热性能优异的氧化铜/水纳米流体,并将其应用到传热领域,进一步拓展纳米技术在实际生产中的应用,探究纳米技术在热能工程应用领域中所存在的问题,推动未来对高效低阻紧凑型换热设备的进一步开发。本文主要研究工作如下:(1)采用水热合成、共沉淀等制备方法成功合成出了六种不同形貌的氧化铜纳米颗粒——海胆状、稻草状、蚕蛹状、米粒状、花状、花环状。研究过程中选用不同的反应试剂,采用了不同的合成方法在适宜的反应条件通过控制反应溶液的PH值、温度、反应时间等影响因素合成了形貌可控的氧化铜纳米颗粒。利用扫描电子显微镜分析技术和X射线衍射分析技术对颗粒进行了表征,并据此推测典型的氧化铜纳米颗粒的形成过程及形成机理。(2)利用单步法和两步法分别制备出了不同质量分数的悬浮性稳定、分散性良好的氧化铜/水纳米流体,并对其物性参数进行了测定。分析制备方法、颗粒属性等对纳米流体的悬浮稳定性、导热系数、表面张力的影响,结果显示:单步法制备的纳米流体悬浮稳定性较好,且导热性能也较为优异,比纯水的导热系数提高了约12.59%~81.96%;两步法制备的米粒状氧化铜/水纳米流体的表面张力变化最大,比纯水的表面张力提高了约1.9%。(3)对以氧化铜/水纳米流体作为工质的有芯热管进行了封装,搭建了热管强化传热性能测试平台,探究了氧化铜纳米颗粒的加入量、热管的倾斜角度及加热温度对热管传热性能的影响,通过实验研究发现:热管中氧化铜纳米颗粒的质量分数越高、热管的倾斜角度越小、加热温度越高,热管的启动温度也就越高、启动时间也就越短,表明热管的强化传热性能也就越好。
【关键词】：氧化铜纳米颗粒 纳米流体 物性参数 热管 强化传热
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;TQ131.21
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 引言12
• 1.2 纳米材料12-19
• 1.2.1 纳米材料的结构分类及性质13-15
• 1.2.2 纳米材料的制备方法15-16
• 1.2.3 氧化铜纳米材料的研究现状16-19
• 1.3 纳米流体19-21
• 1.3.1 纳米流体的制备方法19-20
• 1.3.2 纳米流体技术的应用20-21
• 1.4 热管及热管技术21-23
• 1.4.1 热管的分类及特性21-22
• 1.4.2 纳米流体在热管中的应用研究进展22-23
• 1.5 本文的主要研究内容、意义及创新点23-26
• 1.5.1 本文的主要研究内容和意义23-24
• 1.5.2 本文的主要创新点24-26
• 第二章 不同形貌的氧化铜纳米颗粒的制备及表征26-38
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验原料及仪器27
• 2.3 样品的制备过程27-33
• 2.3.1 海胆状氧化铜纳米颗粒的制备28-29
• 2.3.2 稻草状氧化铜纳米颗粒的制备29-30
• 2.3.3 蚕蛹状氧化铜纳米颗粒的制备30-31
• 2.3.4 米粒状氧化铜纳米颗粒的制备31-32
• 2.3.5 花状氧化铜纳米颗粒的制备32-33
• 2.3.6 花环状氧化铜纳米颗粒的制备33
• 2.4 氧化铜纳米颗粒的结构及表征33-36
• 2.4.1 扫描电子显微镜（SEM）分析34
• 2.4.2 X射线衍射（XRD）分析34-36
• 2.5 典型氧化铜纳米颗粒的生长形成分析36-37
• 2.5.1 花形氧化铜纳米结构的形成36
• 2.5.2 球形氧化铜纳米结构的形成36-37
• 2.6 本章小结37-38
• 第三章 氧化铜纳米流体的制备及其物性参数的测定38-54
• 3.1 引言38
• 3.2 测试仪器及设备38-39
• 3.3 氧化铜纳米流体的制备39-40
• 3.3.1 单步法制备氧化铜纳米流体39
• 3.3.2 两步法制备氧化铜纳米流体39-40
• 3.4 纳米流体物性参数的表征40-52
• 3.4.1 重力沉降观测40-43
• 3.4.2 导热系数的测定43-48
• 3.4.3 表面张力的测定48-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第四章 氧化铜纳米流体在热管中的应用及其强化换热特性分析54-64
• 4.1 引言54-55
• 4.2 实验装置及实验方法55-58
• 4.2.1 实验装置55-56
• 4.2.2 实验工况56-57
• 4.2.3 实验原理57-58
• 4.3 实验过程及结果分析58-62
• 4.4 氧化铜纳米流体强化换热特性分析62-63
• 4.4.1 氧化铜纳米颗粒本身对换热特性的强化62-63
• 4.4.2 氧化铜纳米颗粒改变换热表面特性对换热特性的强化63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-74
• 致谢74-76
• 附录76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郑兆志;何钦波;刘玉东;;水基氧化石墨烯纳米流体表面张力实验研究[J];热科学与技术;2015年03期

2 胡锐;李凌;杨茉;;物性参数对纳米流体强化换热的影响[J];上海理工大学学报;2013年02期

3 谭和平;侯晓妮;孙登峰;叶善蓉;;纳米材料的表征与测试方法[J];中国测试;2013年01期

4 吴金星;曹玉春;李泽;魏新利;;纳米流体技术研究现状与应用前景[J];化工新型材料;2008年10期

5 刘长松;;微流体的表面张力驱动[J];青岛理工大学学报;2008年04期

6 铁燕;罗会龙;;热管技术在建筑节能中的应用[J];建设科技;2008年12期

7 朱冬生;李新芳;汪南;王先菊;;纳米流体相变蓄冷材料的基本特性与应用前景[J];材料导报;2007年04期

8 王斌斌;仇性启;;热管及其换热器在烟气余热回收中的应用[J];工业加热;2006年05期

9 谢华清,奚同庚,王锦昌;纳米流体介质导热机理初探[J];物理学报;2003年06期

10 廖莉玲,刘吉平;纳米氧化物的制备与应用[J];贵州师范大学学报(自然科学版);2002年02期

  本文关键词：氧化铜纳米流体的制备及其在热管中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：435974