Топлопроводимост и вискозитет на нанофлуидите

Въведение

Топлопроводимостта е способността на материалите да улесняват ефективно преноса на топлина. Безброй индустрии зависят от материали с висока топлопроводимост за проектиране и производство на енергийно ефективни устройства, инструменти и конструкции. Ниската топлопроводимост може да бъде основно ограничение при проектирането на топлинни технологии, особено тези, които съдържат течности за пренос на топлина. Наночастиците със свойства на топлопроводимост, които са включени в течност за пренос на топлина, предлагат решение, което често може да се използва за увеличаване на топлопроводимостта на смесите. Наночастиците обикновено имат по-високи стойности на проводимост, които, когато достигнат подходяща концентрация, могат да улеснят по-ефективния топлообмен. Експеримент, проведен от изследователи на Thermtest, изследва поведението по отношение на топлината и движението на разтворител на етилен гликол, смесен с наночастици на основата на сажди с топлопроводимост.

Материал

Саждите са специфичен вид въглерод, който се образува при непълно изгаряне и термично разлагане на газообразни или течни въглеводороди в контролирана среда. Този процес генерира фино гранулиран прах, който е един от 50-те най-произвеждани химикали в света. Повече от 90% сажди се използват като пълнител в каучуковата промишленост. Той обаче е важен компонент на много мастила и пигменти. Това е вещество, което има относителна проводимост и се използва в електрическата индустрия за производство на електроди и въглеродни четки.

Етилен гликол (CH2OH) 2 е леко вискозен алкохол с ясен външен вид, силно отровен за хората и животните при поглъщане. Най-често употребата на етиленгликол е в автомобилния антифриз. Освен това е разтворител, който често се използва като среда за пренос на топлина. Тази бележка за приложението описва как определени концентрации на наночастици от сажди, диспергирани в етиленгликол, могат да имат ефект върху способността за топлопреминаване на течностите.

нанофлуидите

Фигура 1: Бутилка за проба от етилен гликол и проба от сажди на прах

Методи и резултати за топлопроводимост

Методът на преходна гореща тел (THW) се използва за измерване на топлопроводимостта на 7 сферични смеси от сажди и етилен гликол. Методът THW придоби признание в научната общност като най-надеждния и точен метод за измерване на топлопроводимостта, с точност в рамките на няколко десети от 1%. За този експеримент беше използван течният топлопроводим течен THW-L2 на Thermest (Фигура 2). Концентрациите на сажди LITX ® на изследваните проби са 1, 2, 3, 5, 7, 9 и 11 тегловни%. Всяка концентрация се поставя в центробежен миксер за 5 минути при скорост 2000 rpm. Сместа беше класифицирана като еднородна, когато пробата изглежда блестяща, когато се разстила върху хартия. Топлопроводимостта на флуида е измерена при температури от 20 и 30 ° C. Таблица 1 показва стойностите на топлопроводимостта на течностите, измерени във ватове в минута на градуси по Келвин, като функция от концентрацията.