氧化石墨烯納米流體的制備及其在太陽能熱水器中的應(yīng)用

【摘要】：現(xiàn)今儀器設(shè)備隨科技的快速發(fā)展,越來越精密高效,同時(shí)也對(duì)其熱交換設(shè)備提出了更高的要求。開發(fā)研制新型換熱介質(zhì)是提高熱交換設(shè)備傳熱能力的有效可行的研究方向。納米流體是目前廣泛研究的一種新型材料,其是將納米級(jí)的金屬、非金屬顆粒分散到傳統(tǒng)換熱介質(zhì)中,大幅提升介質(zhì)的導(dǎo)熱能力。本文以太陽能熱水器中的平板式太陽能集熱器為研究對(duì)象,以現(xiàn)有換熱介質(zhì)(防凍液)為基液,添加氧化石墨烯納米粒子,研究分析其在基液中的分散與穩(wěn)定性機(jī)理(含納米粒子幾何尺寸、分散狀態(tài)及團(tuán)簇特性等),以制備納米流體的粘度、導(dǎo)熱性能、流變特性等與氧化石墨烯濃度間關(guān)系,從而發(fā)展一種融經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、抗凍性和高導(dǎo)熱性于一體的多功能新型傳熱循環(huán)工質(zhì)。最后,采用數(shù)值模擬技術(shù)比較現(xiàn)有換熱介質(zhì)與新型換熱介質(zhì)在平板式太陽能集熱器中的應(yīng)用情況。結(jié)果表明：超聲振蕩剝離氧化石墨可獲得氧化石墨烯,并在防凍液中具有良好的懸浮穩(wěn)定性。氧化石墨烯納米流體濃度從0.02vo1%增加到0.2vo1%時(shí),其導(dǎo)熱系數(shù)增加0.95%-10.2%。 【關(guān)鍵詞】：氧化石墨烯 納米流體 太陽能熱水器 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;O613.71
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 納米流體國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 納米流體的制備方法9-12
• 1.2.2 納米流體強(qiáng)化導(dǎo)熱機(jī)理的研究12-13
• 1.3 氧化石墨烯的研究進(jìn)展13-15
• 1.3.1 氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)模型13-14
• 1.3.2 氧化石墨烯的制備方法14-15
• 1.4 太陽能熱水器研究進(jìn)展15-17
• 1.5 本文研究內(nèi)容17-18
• 第2章 氧化石墨烯納米流體的制備18-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑、儀器18
• 2.2 氧化石墨烯納米流體的制備過程18-24
• 2.2.1 氧化石墨制備過程18-19
• 2.2.2 氧化石墨的表征19-21
• 2.2.3 氧化石墨烯納米流體制備過程21-22
• 2.2.4 氧化石墨烯納米流體的透射電鏡22-24
• 第3章 氧化石墨烯納米流體穩(wěn)定性分析24-35
• 3.1 影響粒子懸浮穩(wěn)定性的因素24-28
• 3.1.1 納米粒子的受力分析24-27
• 3.1.2 分散劑的作用27-28
• 3.2 氧化石墨烯納米流體的粒度及zeta電位測(cè)量28-33
• 3.2.1 粒度分析28-32
• 3.2.2 zeta電位分析32-33
• 3.3 氧化石墨烯納米流體的靜置穩(wěn)定性33-35
• 第4章 氧化石墨烯納米流體的運(yùn)輸特性35-44
• 4.1 氧化石墨烯納米流體的流變特性35-38
• 4.1.1 納米流體的流變特性分析35-36
• 4.1.2 氧化石墨烯納米流體的粘度36-38
• 4.2 氧化石墨烯納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)38-44
• 4.2.1 納米流體的傳熱特性38
• 4.2.2 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量方法的研究38-39
• 4.2.3 導(dǎo)熱系數(shù)測(cè)量裝置的搭建39-40
• 4.2.4 納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算公式40-42
• 4.2.5 實(shí)驗(yàn)裝置可靠性檢測(cè)42
• 4.2.6 測(cè)量結(jié)果與分析42-44
• 第5章 納米流體應(yīng)用于平板式太陽能集熱器中的數(shù)值模擬分析44-51
• 5.1 Fluent軟件簡(jiǎn)介44
• 5.2 納米流體的數(shù)值模擬方法44-45
• 5.3 數(shù)學(xué)模型45-46
• 5.4 平板式太陽能集熱器的物理模型和網(wǎng)格劃分46-47
• 5.4.1 物理模型46-47
• 5.4.2 網(wǎng)格劃分47
• 5.5 邊界條件47-48
• 5.6 結(jié)果分析與討論48-51
• 第6章 結(jié)論與展望51-53
• 6.1 結(jié)論51
• 6.2 展望51-53
• 參考文獻(xiàn)53-56
• 致謝56-57
• 攻讀學(xué)位期間所開展的科研項(xiàng)目和發(fā)表的學(xué)術(shù)論文57

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