[發(fā)明專利]氧化銅減阻納米流體的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810201632.9
• 申請日: 2008-10-23
• 公開（公告）號: CN101391183A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉振華;廖亮;呂倫春;陸琳
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B01F3/12
• 分類號: B01F3/12;B01F11/02;C09K5/10;F28F23/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 毛翠瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氧化銅減阻納米流體的制備方法，屬于液體輸運(yùn)、熱交換技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對節(jié)能的迫切需求是減阻(drag-reduction)研究的動力。長期以來，在一切涉及到有粘性流體運(yùn)動的領(lǐng)域，從內(nèi)流到外流，人們都在找尋減少流體阻力的方法。粘性減阻方法是依靠改變邊界材料的物理力學(xué)性質(zhì)或添加減阻添加劑于流動邊界層，以改變邊界層流動的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性，從而達(dá)到減阻目的的技術(shù)。在流體中加入少量的添加劑(如泥沙、纖維、高分子聚合物、表面活性劑等)，能在湍流狀態(tài)下減小流體流動阻力，這種方法稱為添加劑減阻。添加劑減阻是非牛頓流動的所有現(xiàn)象中最具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)及科學(xué)意義的現(xiàn)象之一。添加劑減阻因?yàn)槠涑杀镜汀⒉僮骱唵巍⒛芰肯纳俚忍攸c(diǎn)，成為非常理想的減阻方式。添加劑減阻方面的研究成果，對國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)有重要的作用。在添加劑減阻中，使用最廣泛的是表面活性劑減阻。

另一方面，在各種行業(yè)，如動力、冶金、石油、化工、航空、電子、核能等領(lǐng)域內(nèi)，換熱都起著重要的作用。強(qiáng)化換熱是隨著工程需要而不斷發(fā)展的一門技術(shù)，是世界上能源研究的重要課題。換熱效率直接關(guān)系到設(shè)備運(yùn)行效率、尺寸大小和初投資、節(jié)能性等重要性能。現(xiàn)如今，由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各種設(shè)備的性能越來越強(qiáng)，伴隨而來的散熱也越來越大，傳統(tǒng)的純液體換熱工質(zhì)，如水、油、醇等，由于其較低的導(dǎo)熱系數(shù)，已經(jīng)很難適應(yīng)新時代對熱交換設(shè)備的高效緊湊性要求。因此，要解決此問題，必須從根本入手，找到提高工質(zhì)換熱能力的方法。如何解決好傳統(tǒng)散熱工質(zhì)在散熱能力上的瓶頸，是迫切需要解決的問題。提高工質(zhì)換熱能力的一種有效方式，是往工質(zhì)里添加納米級固體金屬或金屬氧化物顆粒，由于金屬或金屬氧化物顆粒具有比液體(水、油等)高得多的導(dǎo)熱系數(shù)，因此，往液體里添加固體顆粒能夠提高固液混合物的導(dǎo)熱系數(shù)，從而加大工質(zhì)的換熱能力，這種方法得到的固體顆粒懸浮液叫做納米流體。有很多學(xué)者就此進(jìn)行了研究，并取得了一定成果。

上述兩種技術(shù)都非常具有實(shí)用性。但是，表面活性劑減阻流體在減小流體輸運(yùn)阻力的同時，大大降低了流體的換熱能力，這是表面活性劑減阻流體的最大缺點(diǎn)之一。而納米流體能夠一定程度上提高流體的換熱能力，卻也稍增加了流體的流動阻力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氧化銅減阻納米流體的制備方法，制備的新型流體能同時兼有減阻流體和納米流體在流動輸運(yùn)和換熱上各自的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用去離子水為基液，添加物有兩種：氯化十六烷基三甲基季銨鹽(cetyltrimethyl?ammonium?chloride，CTAC)陽離子表面活性劑，和氧化銅納米顆粒(CuO)。通過實(shí)驗(yàn)的方法，得到一種合適配比的氧化銅減阻納米流體，使其減阻和強(qiáng)化傳熱性能最優(yōu)化。本發(fā)明可應(yīng)用的管徑范圍為1～40cm，雷諾數(shù)范圍4000～100000。

本發(fā)明的氧化銅減阻納米流體的制備方法具體為：

1)將氯化十六烷基三甲基季銨鹽粉體加到去離子水中，靜置24小時，待其中的氯化十六烷基三甲基季銨鹽完全溶解，再加入氧化銅納米顆粒，形成混合溶液。混合溶液中氧化銅納米顆粒的質(zhì)量濃度為0.5～4％，氯化十六烷基三甲基季銨鹽粉體的質(zhì)量濃度為0.003～0.1％。

2)將混合溶液置入超聲波振蕩器中，在10～30℃下超聲振蕩10～14小時，即得目標(biāo)產(chǎn)物氧化銅減阻納米流體；其中，超聲波振蕩器的工作頻率為25～40kHz。

本發(fā)明制備方法中的CTAC的有效濃度范圍可根據(jù)不同的工況(管徑、雷諾數(shù))而選擇。添加物配比不合適，將直接影響氧化銅減阻納米流體的流動和傳熱性能。

本發(fā)明所述的氧化銅減阻納米流體很好的利用了CTAC減阻流體和CuO納米流體對溫度的依賴性，使其在不同溫度范圍內(nèi)發(fā)揮各自最大的優(yōu)勢，將兩種流體的優(yōu)點(diǎn)集為一身，將其各自的缺點(diǎn)最小化，從而有效的降低了流體輸運(yùn)泵功，同時大大強(qiáng)化了流體在換熱器內(nèi)的換熱效率。這種新型的氧化銅減阻納米流體既具有減阻流體在輸運(yùn)過程中減小流動阻力的特性，又同時兼有納米流體強(qiáng)化換熱特性，具有非常樂觀的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述氧化銅減阻納米流體的制備流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例中的參數(shù)不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。

本發(fā)明所用CTAC為南京旋光科技有限公司生產(chǎn)，CuO為安徽工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)，平均直徑40nm。