氧化石墨烯纳米流体的制备及其在太阳能热水器中的应用

【摘要】：现今仪器设备随科技的快速发展,越来越精密高效,同时也对其热交换设备提出了更高的要求。开发研制新型换热介质是提高热交换设备传热能力的有效可行的研究方向。纳米流体是目前广泛研究的一种新型材料,其是将纳米级的金属、非金属颗粒分散到传统换热介质中,大幅提升介质的导热能力。本文以太阳能热水器中的平板式太阳能集热器为研究对象,以现有换热介质(防冻液)为基液,添加氧化石墨烯纳米粒子,研究分析其在基液中的分散与稳定性机理(含纳米粒子几何尺寸、分散状态及团簇特性等),以制备纳米流体的粘度、导热性能、流变特性等与氧化石墨烯浓度间关系,从而发展一种融经济性、稳定性、抗冻性和高导热性于一体的多功能新型传热循环工质。最后,采用数值模拟技术比较现有换热介质与新型换热介质在平板式太阳能集热器中的应用情况。结果表明：超声振荡剥离氧化石墨可获得氧化石墨烯,并在防冻液中具有良好的悬浮稳定性。氧化石墨烯纳米流体浓度从0.02vo1%增加到0.2vo1%时,其导热系数增加0.95%-10.2%。 【关键词】：氧化石墨烯 纳米流体 太阳能热水器 数值模拟
【学位授予单位】：上海应用技术学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1;O613.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 纳米流体国内外研究现状9-13
• 1.2.1 纳米流体的制备方法9-12
• 1.2.2 纳米流体强化导热机理的研究12-13
• 1.3 氧化石墨烯的研究进展13-15
• 1.3.1 氧化石墨烯的结构模型13-14
• 1.3.2 氧化石墨烯的制备方法14-15
• 1.4 太阳能热水器研究进展15-17
• 1.5 本文研究内容17-18
• 第2章 氧化石墨烯纳米流体的制备18-24
• 2.1 实验试剂、仪器18
• 2.2 氧化石墨烯纳米流体的制备过程18-24
• 2.2.1 氧化石墨制备过程18-19
• 2.2.2 氧化石墨的表征19-21
• 2.2.3 氧化石墨烯纳米流体制备过程21-22
• 2.2.4 氧化石墨烯纳米流体的透射电镜22-24
• 第3章 氧化石墨烯纳米流体稳定性分析24-35
• 3.1 影响粒子悬浮稳定性的因素24-28
• 3.1.1 纳米粒子的受力分析24-27
• 3.1.2 分散剂的作用27-28
• 3.2 氧化石墨烯纳米流体的粒度及zeta电位测量28-33
• 3.2.1 粒度分析28-32
• 3.2.2 zeta电位分析32-33
• 3.3 氧化石墨烯纳米流体的静置稳定性33-35
• 第4章 氧化石墨烯纳米流体的运输特性35-44
• 4.1 氧化石墨烯纳米流体的流变特性35-38
• 4.1.1 纳米流体的流变特性分析35-36
• 4.1.2 氧化石墨烯纳米流体的粘度36-38
• 4.2 氧化石墨烯纳米流体的导热系数38-44
• 4.2.1 纳米流体的传热特性38
• 4.2.2 导热系数测量方法的研究38-39
• 4.2.3 导热系数测量装置的搭建39-40
• 4.2.4 纳米流体导热系数的计算公式40-42
• 4.2.5 实验装置可靠性检测42
• 4.2.6 测量结果与分析42-44
• 第5章 纳米流体应用于平板式太阳能集热器中的数值模拟分析44-51
• 5.1 Fluent软件简介44
• 5.2 纳米流体的数值模拟方法44-45
• 5.3 数学模型45-46
• 5.4 平板式太阳能集热器的物理模型和网格划分46-47
• 5.4.1 物理模型46-47
• 5.4.2 网格划分47
• 5.5 边界条件47-48
• 5.6 结果分析与讨论48-51
• 第6章 结论与展望51-53
• 6.1 结论51
• 6.2 展望51-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 攻读学位期间所开展的科研项目和发表的学术论文57

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

纳米流体技术研究现状与应用前景    吴金星;曹玉春;李泽;魏新利;

纳米流体的光热特性    毛凌波;张仁元;柯秀芳;

纳米流体输运性质研究进展    郭守柱;黎阳;姜继森;

纳米流体的热输运    云中客;

纳米流体流变特性研究最新进展    李长江;尹衍升;

纳米流体的研究进展及其关键问题    孟照国;张灿英;

纳米流体的稳定性研究    王良虎;向军;李菊香;

纳米流体在摩擦领域中的应用    冯逸晨;颜红侠;贾园;

纳米流体在制冷及冷却中的应用研究进展    史保新;刘良德;邓晨冕;

纳米流体凝固和熔融相变过程的研究    贾莉斯;彭岚;陈颖;莫松平;李震;

纳米流体及其在冷却液中的应用    陈今茂;易如娟;

氨水—纳米炭黑纳米流体的稳定性研究    程波;杜垲;张小松;牛晓峰;

纳米流体制备的研究进展    洪欢喜;武卫东;盛伟;刘辉;张华;

纳米流体增强防护结构    刘益伦;陈曦;

纳米流体在强化对流换热实验中的应用研究进展    沙丽丽;巨永林;唐鑫;

氧化锌纳米流体对氨水降膜吸收影响的实验研究    刘四美;武卫东;武润宇;韩志明;

激光照射纳米流体形成散斑的数值模拟研究    钱明;沈中华;陆健;倪晓武;李强;宣益民;

纳米流体提高驱油效率的微力学机理研究    吴恒安;王奉超;

纳米流体力学初探及应用    刘崇;李志刚;

瞬态热丝法测量纳米流体的导热系数    王志阳;杨文建;聂雪丽;杨怀玉;

新型换热介质研制的领军者    涵薏

外加磁场强化磁性纳米流体的光热特性及机理研究    何钦波

纳米流动的边界层流的同论分析解    Umer Farooq

纳米流体的制备、稳定及导热性能研究    朱海涛

车用散热器中纳米流体高温传热基础问题研究    彭小飞

纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究    赵佳飞

纳米流体热质传递机理及光学特性研究    方晓鹏

纳米流体热物理及泳输运特性理论研究    傅怀梁

纳米流体的辐射特性及其在太阳能热利用中的应用研究    魏葳

纳米流体强化传热机理研究    李强

纳米流体强化传热的实验和数值模拟研究    张邵波

铝纳米流体集热工质的制备与性能研究    宋玲利

纳米流体的制备、表征及性能研究    李长江

纳米流体导热及辐射特性研究    王辉

应用于热管的纳米流体热物性参数的研究    管延祥

纳米流体管内层流流动特性的实验研究    孙通

纳米流体强化传热机理及数学模型的研究    张国龙

纳米流体在储层岩芯表面的铺展及其驱油机理研究    王瑶

Al_2O_3-H_2O纳米流体蓄冷运输箱内温度场特性的研究    王瑞星

Al_2O_3-H_2O纳米流体的布朗运动和冰点研究    郭蘅

氧化石墨烯纳米流体的制备及其在太阳能热水器中的应用    曹远哲