基于丙三醇的纳米流体多相流动与传热特性及微观结构调控机理

基本信息
批准号:51906252
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘昌会
学科分类:
依托单位:中国矿业大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
微小通道流动减阻纳米流体微观调控液固两相流
结项摘要

Base solvents of traditional nanofluids are not able to be used under extreme climatic conditions or special equipment requirements due to their relatively narrow liquid ranges. Therefore, there is an urgent need to develop alternatives. In this project, we plan to use glycerol, which is recognized as a by-product of biodiesel, as a base solvent of nanofluid and study its multiphase flow and heat transfer characteristics. From the viewpoint of high viscosity of glycerol, interaction between glycerol molecules and nanoparticles, microscopic molecular structure of glycerol and nanofiller will be studied by chemical methodologies with the aim to reduce the viscosity of glycerol nanofluids on the premise of keeping the wide liquid range. Research contents of this project can be briefly divided as follows: (1) nanofluids preparation based on hydrogen bond recombination and its thermophysical properties study; (2) thermal properties and microstructure control mechanism study of graphene catalyzed and enhanced glycerol ketal/aldehyde nanofluid; (3) heat transfer characteristics and drag reduction mechanism study towards glycerol nanofluid multiphase flow in microchannels. The aim of this project is listed as follows: (1) preparation of glycerol based nanofluids which possessing wide liquid range, low viscosity, high thermal conductivity and stable characteristics; (2) unveil the regulation between thermal physical property and interaction existed between base fluid and nanoparticle in molecular level; (3) reveal the microchannel flow and heat transfer property of glycerol based nanofluid under a complicated working condition.

传统纳米流体基液受限于较窄的液程而无法适用于极端的气候条件或特殊设备下的热管理需求,因此迫切需要开发新的替代物。本项目拟采用生物柴油工业生产过程中的副产物丙三醇为纳米流体基液,针对丙三醇高粘度、高阻力的缺点,拟通过丙三醇分子微观结构调控,在纳米流体宽液程的前提下,减小丙三醇纳米流体粘度。主要研究内容包括:(1)基于丙三醇氢键键能重组的纳米流体制备及其热物性变化规律研究;(2)石墨烯催化丙三醇缩酮/醛纳米流体热性能及微观结构调控机制研究;(3)微小通道内改性丙三醇纳米流体多相流动传热特性及减阻机理研究。拟实现的研究目标包括:(1)制备以丙三醇为起始物的宽液程、低粘度、高导热系数和强稳定性的纳米流体;(2)从分子角度揭示丙三醇分子与纳米材料之间的化学作用力对纳米流体热物性的影响规律;(3)揭示复杂工况条件基于丙三醇的纳米流体于微小通道中的流动传热规律。

项目摘要

传统换热工质受限于导热系数较低,无法满足高性能换热需求。纳米流体是指以一定的方式和比例在液体中添加金属或金属氧化物的纳米颗粒后形成的一种均匀稳定且导热系数高的新型换热工质。基液作为承载纳米颗粒的溶液,决定了纳米流体的基本性质。传统纳米流体基液受限于较窄的液程而无法适用于极端的气候条件或特殊设备下的热管理需求,因此迫切需要开发新的替代物。本项目拟采用生物柴油工业生产过程中的副产物丙三醇为纳米流体基液,针对丙三醇高粘度、高阻力的缺点,拟通过丙三醇分子微观结构调控,在纳米流体宽液程的前提下,减小丙三醇纳米流体粘度。主要研究内容包括:(1)基于丙三醇氢键键能重组的纳米流体制备及其热物性变化规律研究;(2)石墨烯催化丙三醇缩酮/醛纳米流体热性能及微观结构调控机制研究;(3)微小通道内改性丙三醇纳米流体多相流动传热特性及减阻机理研究。得到如下重要结果(1)明晰了丙三醇和其他氢键受体的配比以及工艺条件对其热物性参数的影响规律及内在机理;(2)得到了氢键受体及醛酮结构对纳米流体稳定性及热物性的影响规律,以及纳米粒子表面结构和形貌对纳米流体稳定性及热物性的影响规律。(3)对丙三醇低温共熔溶剂纳米流体在微通道内部的热质传递和流动阻力的进行量纲分析,构建无量纲传热关联式和摩擦因子无量纲模型;(4)建立具有不同结构和尺寸的微通道流动传热数值模型,研究微通道尺寸结构对丙三醇基纳米流体流动传热特性的影响规律,并通过对微通道尺寸结构进行优化分析传热流动规律。基于本项目,以第一/通讯并标注本项目发表高水平学术论文28篇,其中SCI期刊论文22篇,中文EI论文6篇;授权发明专利7件。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
4

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
5

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020

刘昌会的其他基金

相似国自然基金

1

粘弹性流体基纳米流体流动与传热特性研究

批准号:51076036
批准年份:2010
负责人:李凤臣
学科分类:E0602
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
2

多孔介质内三相流体流动与相变传热微观机理的格子Boltzmann方法研究

批准号:11602075
批准年份:2016
负责人:梁宏
学科分类:A0905
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
3

自湿润流体流动传热机理及高效振荡热管特性

批准号:51276068
批准年份:2012
负责人:汪双凤
学科分类:E0605
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
4

颗粒流体多相流动特性的随机分析与模拟

批准号:29976024
批准年份:1999
负责人:孙国刚
学科分类:B0803
资助金额:14.00
项目类别:面上项目