導(dǎo)熱油基液納米流體穩(wěn)定性及其直接吸收集熱實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、納米顆粒具有的小尺寸效應(yīng)、大比表面積效應(yīng)、量子效應(yīng)以及界面原子排列和鍵組態(tài)等無規(guī)則特性，改變著納米顆粒的輻射吸收特性。而隨著上世紀(jì)80年代納米流體直接吸收太陽(yáng)輻射集熱技術(shù)(DAC)的提出，納米顆粒具有的特殊輻射吸收特性，使其在太陽(yáng)能中的應(yīng)用得到廣泛開展。本文提出向?qū)嵊椭刑砑蛹{米顆粒，并通過一定的分散手段形成穩(wěn)定的納米流體，利用納米顆粒的輻射吸收特性，從而達(dá)到提高納米直接吸收式集熱效率的目的。本文對(duì)以導(dǎo)熱油為基液的納米流體的制備、物性和

2、輻射吸收特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究，為導(dǎo)熱油基液納米流體在DAC技術(shù)中的進(jìn)一步應(yīng)用提供了研究思路和參考。本文所做工作主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1)納米流體的制備及穩(wěn)定性。為了制備適合直接吸收式集熱實(shí)驗(yàn)的納米流體，本文對(duì)4種納米顆粒和4種表面改性劑，進(jìn)行了正交表面改性實(shí)驗(yàn)，確定了油酸作為本文所用納米顆粒的表面改性劑。納米流體的穩(wěn)定性是研究納米流體工程應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提。通過對(duì)現(xiàn)有穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的分析，提出了利用液體吸光度測(cè)試和沉降觀測(cè)

3、法結(jié)合的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方式。以納米CuO導(dǎo)熱油流體為例，詳細(xì)探究了表面改性劑油酸用量與納米流CuO導(dǎo)熱油流體穩(wěn)定性關(guān)系，通過對(duì)不同組納米CuO導(dǎo)熱油的沉降觀測(cè)和吸光度測(cè)試，提出了改性的最佳油酸量并進(jìn)行了理論分析。并以穩(wěn)定性研究為基礎(chǔ)，對(duì)納米流體進(jìn)行了粘度的研究。
　　2)納米流體體系輻射特性的研究。本文利用分光光度計(jì)和積分球配件，對(duì)納米流體的透過率進(jìn)行了測(cè)量。并通過朗伯-比爾定律，計(jì)算得到了納米流體的吸收系數(shù)、消光系數(shù)和光學(xué)常數(shù)k，最

4、后利用輻射傳遞方程組得到了納米流體反射率、透過率和吸收率的模擬值。
　　3)納米流體集熱特性的研究。本文在室內(nèi)利用太陽(yáng)光模擬器，在穩(wěn)定輻射工況下，對(duì)添加不同納米顆粒的納米流體、復(fù)配Cu顆粒的納米流體和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米流體進(jìn)行了直接吸收式集熱實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)熱油中添加了CuO、Fe3O4、石墨等納米顆粒后，其最高集熱效率要高于傳統(tǒng)鍍膜集熱管;復(fù)配Cu顆粒的納米流體最高集熱效率與單一納米顆粒流體相比會(huì)有一定提升;隨著納米流體質(zhì)