摘要
近年来，随着科学技术的高速发展以及大规模的工业生产，导致能源需求量不断增长、高热流密度的散热与极端环境的恒温都是人类发展面临的重大问题。提高能源利用效率和开发新能源成为全世界的共识。提高工质的换热能力是提高能源利用率的有效方法之一。而将相变材料纳米胶囊化运用到纳米流体中则可形成新型的潜热型功能流体。相比于常用的的相变储热或者换热工质，相变多功能流体的优势主要体现在：比热值较大、换热与储能同时进行，减少了系统的换热环节，提高了能量的品质和系统的效率。这些新型换热工质的稳定性、传热及储热性能的理论研究在涉及空调制冷、电子散热、和冰蓄冷等各个研究领域均有着非常重要的实用价值。本课题主要研究纳米流体的固液相变特性以及制备不同粒径的纳米胶囊研究其悬浮液稳定性能，具体工作如下： （1）采用“两步法”制备CNTs-H2O纳米悬浮液，步冷曲线法测量纳米悬浮液凝固曲线，分光光度法评估纳米悬浮液稳定性，研究超声功率对纳米悬浮液成核过冷度和凝固稳定性的影响。实验发现：1）超声能降低CNTs-H2O纳米悬浮液的过冷度，降低程度随功率增加呈现出先增强后减弱的变化趋势，其中325W下的纳米悬浮液过冷度最小；2）超声能提高经凝固/融化循环后的 CNTs-H2O纳米悬浮液吸光度，改善纳米悬浮液凝固过程中CNTs的均匀稳定性。随超声功率增加，CNTs-H2O纳米悬浮液的吸光度呈一个抛物线的变化规律，且在325W超声功率下达到极大值。分析认为：超声的空化效应是其影响纳米悬浮液成核过冷度和凝固稳定性的主要作用机制，但由于大功率下纳米颗粒会产生聚集失效，超声功率需严格控制。 （2）选用ZrP纳米颗粒，对其进行单向的改性剥离实验，得到一种双亲型的ZrP纳米碟片。以改性过后的双亲型ZrP纳米碟片作为皮克林乳液的稳定粒子，通过添加表面活性剂制备不同粒径的石蜡相变纳米胶囊，采用扫描电镜和动态粒径及Zeta电位仪测试胶囊的粒径，差示扫描量热仪测试胶囊的包裹情况。通过改变表面活性剂与双亲型ZrP纳米碟片的比例，得到粒径不同的石蜡相变纳米胶囊，且胶囊形貌规整，表面光滑，粒径分布均一，胶囊的包覆率可达到55%，具有较好的储热性能。 条件。采用细乳液聚合法制备石蜡相变纳米胶囊，“两步法”制备石蜡相变纳米胶囊悬浮液，使用稳定性分析仪测试石蜡相变纳米胶囊悬浮液的稳定性，分别研究表面活性剂(阴离子型十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、非离子型聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和阳离子型十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))种类和浓度对石蜡相变纳米胶囊悬液分散稳定性的影响。结果显示，离子型的表面活性剂能较好的提高石蜡纳米胶囊悬浮液的分散稳定性，非离子型的表面活性剂基本无效；阴离子型表面活性剂SDBS、SDS的分散稳定作用随其浓度的增大而增强，当质量比达到0.4的时候分散作用达到最强。且悬浮液的粘度随活性剂的浓度、流体的温度升高而降低。
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