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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  
【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%。


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