專利名稱：用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)的納米流體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)的納米流體的制備方法，采用本
發(fā)明方法可使太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)集熱效率提高，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能資源的高效利用。
背景技術(shù)：
納米流體是指在傳熱流體中加入納米級(jí)的氧化物、金屬或非金屬單質(zhì)顆粒，通過(guò)攪拌、超聲振蕩等方法制備成的穩(wěn)定、均勻懸浮液。由于具備穩(wěn)定、均質(zhì)、強(qiáng)化傳熱等特點(diǎn)，納米流體有望作為新一代換熱系統(tǒng)中的傳熱介質(zhì)，在太陽(yáng)能利用、微電子冷卻，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻、航天器熱控、核能系統(tǒng)冷卻、能源武器熱控等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，納米流體作為替代介質(zhì)已成為材料和傳熱領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。研究表明，添加了 A1203[C.T.Nguyenet. Al， AppliedThermal Engineering, 27 (2007) 1501.]，碳納米管[Y. L. Ding et.al，Inter. J. Heat and Mass Trans. 49 (2006) 240.]等納米顆粒的納米流體，其強(qiáng)化傳熱特性得到了顯著的加強(qiáng)。 太陽(yáng)能高效熱交換系統(tǒng)中的核心組成部分是集熱系統(tǒng)。集熱系統(tǒng)可將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為工作介質(zhì)(液體或氣體)的熱能。因此，集熱系統(tǒng)效率的高低直接決定了整個(gè)太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)的熱性能?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)外太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)幾乎都使用傳統(tǒng)換熱介質(zhì)水、乙二醇/丙二醇及其混合物為主，這些傳統(tǒng)流體本身導(dǎo)熱系數(shù)較小，換熱能力較差，制約了太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)效率的進(jìn)一步提高。為了提高太陽(yáng)能集熱器的效率，一個(gè)有效的辦法是采用納米流體代替現(xiàn)有的傳統(tǒng)換熱介質(zhì)，利用納米流體的強(qiáng)化傳熱特性，提高單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)所吸收的能量，從而提升太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)效率。目前，以納米流體替代傳統(tǒng)換熱介質(zhì)需要解決的主要問(wèn)題是在嚴(yán)格控制成本的基礎(chǔ)上，選擇適當(dāng)類型的納米顆粒和基液，通過(guò)一定的制備工藝，得到穩(wěn)定、均勻的納米流體懸浮液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)的納米流體的制備方法，其目的在于解決現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱器熱交換系統(tǒng)采用傳統(tǒng)傳熱介質(zhì)導(dǎo)致的換熱能力差的缺陷，本發(fā)明不但可以顯著提高太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)的集熱效率，而且升溫速度快，降溫速度慢，成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單，可以對(duì)太陽(yáng)能資源進(jìn)行高效利用。
用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)的納米流體的制備方法，其特征在于
A)選取Al203，Ti02，ZnO，Ni，Cu中之一的納米顆粒為添加物，以水或水/乙二醇或水/丙二醇混合物為基液，加入表面活性劑，通過(guò)強(qiáng)力攪拌、超聲振蕩配制成納米流體；用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)； B)所述A1203， Ti02， Zn0， Ni， Cu納米顆粒的粒徑在5 100納米； C)所述的A1203， Ti02， Zn0， Ni， Cu納米顆粒在納米流體中的體積百分含量為
0. 1% 3% 所述表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。 將該太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)置于屋頂?shù)膶?shí)際檢測(cè)結(jié)果表明，納米流體可以顯著提高太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)的集熱效率，升溫速度快，降溫速度慢，不但成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單，而且可顯著提升現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)熱收集和熱利用效率，有很好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是
采用本發(fā)明的相似方法及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1 : 以A1203納米顆粒為添加物，A1203納米顆粒的粒徑為10納米，添加量為體積百分含量O. 1% ;以水/乙二醇的混合物為基液，加入表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨，通過(guò)強(qiáng)力攪拌、超聲振蕩配制成納米流體；將配好的納米流體作為傳熱介質(zhì)，應(yīng)用在太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)中。測(cè)試結(jié)果表明在一天(七月份，早上六點(diǎn)至下午六點(diǎn))的吸熱過(guò)程中，納米流體的溫度最高比純水/乙二醇的混合物溫度高出3. 5攝氏度。
實(shí)施例2: 以Ti02納米顆粒為添加物，Ti02納米顆粒的粒徑為5納米，添加量為體積百分含量0.5% ;以水/乙二醇的混合物為基液，加入表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉，通過(guò)強(qiáng)力攪拌、超聲振蕩配制成納米流體；將配好的納米流體應(yīng)用在太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)中。測(cè)試結(jié)果表明在一天(七月份，早上六點(diǎn)至下午六點(diǎn))的吸熱過(guò)程中，納米流體的溫度最高比純水/乙二醇的混合物溫度高出2. 3攝氏度。
實(shí)施例3: 以Zn0納米顆粒為添加物，Zn0納米顆粒的粒徑為30納米，添加量為體積百分含量1. 0% ;以水/丙二醇的混合物為基液，加入表面活性劑聚乙二醇，通過(guò)強(qiáng)力攪拌、超聲振蕩配制成納米流體；將配好的納米流體應(yīng)用在太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)中，測(cè)試結(jié)果表明在一天(七月份，早上六點(diǎn)至下午六點(diǎn))的吸熱過(guò)程中，納米流體的溫度最高比純水/丙二醇的混合物溫度高出2. 8攝氏度。
實(shí)施例4: 以Ni納米顆粒為添加物，Ni納米顆粒的粒徑為100納米，添加量為體積百分含量3. 0% ;以水/乙二醇的混合物為基液，加入表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮，通過(guò)強(qiáng)力攪拌、超聲振蕩配制成納米流體；將配好的納米流體應(yīng)用在太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)中，測(cè)試結(jié)果表明在一天(七月份，早上六點(diǎn)至下午六點(diǎn))的吸熱過(guò)程中，納米流體的溫度最高比純水/乙二醇的混合物溫度高出3. 2攝氏度。
實(shí)施例5 : 以Cu納米顆粒為添加物，Cu納米顆粒的粒徑為80納米，添加量為體積百分含量1. 0% ;以水/丙二醇的混合物為基液，加入表面活性劑聚乙二醇，通過(guò)強(qiáng)力攪拌、超聲振蕩配制成納米流體；將配好的納米流體應(yīng)用在太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)中，測(cè)試結(jié)果表明在一天(七月份，早上六點(diǎn)至下午六點(diǎn))的吸熱過(guò)程中，納米流體的溫度最高比純水/丙二醇的混合物溫度高出3.6攝氏度。
權(quán)利要求
用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)的納米流體的制備方法，其特征在于A)選取Al2O3，TiO2，ZnO，Ni，Cu中之一的納米顆粒為添加物，以水或水/乙二醇或水/丙二醇混合物為基液，加入表面活性劑，通過(guò)強(qiáng)力攪拌、超聲振蕩配制成納米流體；用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)；B)所述的Al2O3，TiO2，ZnO，Ni，Cu納米顆粒的粒徑在5～100納米；C)所述的Al2O3，TiO2，ZnO，Ni，Cu納米顆粒在納米流體中的體積百分含量為0.1％～3％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)的納米流體的制備方法，其特征在于所述的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)傳熱介質(zhì)的納米流體的制備方法，選取Al2O3，TiO2，ZnO，Ni，Cu中之一，粒徑在5～100納米的納米顆粒為添加物，以水或水/乙二醇或水/丙二醇混合物為基液，加入表面活性劑，通過(guò)強(qiáng)力攪拌、超聲振蕩配制成納米流體；用于太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)的傳熱介質(zhì)；所述的Al2O3，TiO2，ZnO，Ni，Cu納米顆粒在納米流體中的體積百分含量為0.1％～3％。將該太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)置于屋頂?shù)膶?shí)際檢測(cè)結(jié)果表明，納米流體可以顯著提高太陽(yáng)能熱交換系統(tǒng)的集熱效率，升溫速度快，降溫速度慢，不但成本低廉、制備工藝簡(jiǎn)單，而且可顯著提升現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)熱收集和熱利用效率。
文檔編號(hào)C09K5/00GK101735775SQ20101010130
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2010年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者謝華清, 黎陽(yáng) 申請(qǐng)人:上海第二工業(yè)大學(xué)