在工業生產過程中,會產生大量余熱,由于低溫余熱資源品位低、分布散,而未被充分利用。目前,有機朗肯循環(ORC)是回收低溫余熱的有效途徑之一。ORC系統中所使用的工質多數為純有機工質,導熱系數較低,同等條件下換熱量相對較小、換熱性能較差,影響余熱利用效率。因此,為了提高有機工質的導熱系數和換熱性能,可以向有機工質中添加納米顆粒。大量研究表明,新型換熱工質(納米流體)比傳統有機工質有更高的導熱系數,可以有效增強換熱性能。在基液中添加納米 顆粒能夠提高流體導熱系數,但也會降低流體穩定性、增大流體的粘度以及影響換熱系統的壓降和泵功。影響納米流體粘度因素有很多,如溫度、濃度和超聲時間等。目前,國內外學者主要研究濃度和溫度對納米流體粘度的影響,超聲時間對粘度的影響研究還較缺乏。超聲振蕩是制備穩定納米流體的有效途徑之一,它能夠有效地分散溶液內的納米顆粒。研究表明,超聲時間決定了溶液中納米顆粒分布均勻程度,且顆粒分布均勻程度與流 體 粘 度 密 切 相 關。因此,關于超聲時間對納米流體粘度的影響還需要深入研究。研究超聲時間對濃度范圍為0.3wt%~8wt%的MCNT-PAO6(多壁 碳 納 米 管-氫 化 聚 癸 烯)納 米 流 體流動特性的影響,發現隨著超聲時間增加流體中納米顆粒團聚的尺寸和粘度均變小。研究超聲時間對濃度為0.5vol.%的 Al2O3-水納米流體熱物性的影響,發現納米流體的粘度隨超聲時間增加而減小。此外,溫度和濃度都是影響納米流體粘度的重要因素。對 不 同 質 量 分 數 的 三 種 乙 二 醇 基納米流體的相對粘度進行了研究,發現乙二醇基納米流體的相對粘度均隨顆粒濃度的增大而增大,質量分數較高時 相 對 粘 度 隨 溫 度 的 變 化 出 現 波 動。研究了溫度、表面活性劑對 Cu-水、ZrO2-水納米流體粘度的影響,結果發現納米流體粘度隨溫度的升高而降低。研究了體積分數及溫度對平均粒徑為18nm 的ZnO-EG 納米流體粘度的影響,發現納米流體粘度與溫度及體積分數有關,粘度隨溫度升高而減 小、隨 顆 粒 濃 度 的 增 加 而 線 性 增 大,濃 度 為5.0vol.%的 ZnO 納 米 流 體 粘 度 比 基 液 粘 度 提 高 了30%。研究 了 溫 度 和 粒 徑 對 Al2O3-水、CuO-水納米流體粘度的影響,結果發現不同粒徑的納米流體粘度都隨溫度的升高而下降。研究了粒徑為36和47nm的 Al2O3-水納米流體粘度與溫度、濃度之 間 關 系,發 現 高 濃 度 Al2O3-水 納 米 流 體粘度在一臨界溫度下隨溫度的升高而減小,但溫度高于臨界溫度時,粘度隨溫度的升高而增大。綜上所述,關于超聲時間對納米流體穩定性及粘度影響的研究較少。因此,本研究重點分析超聲時間對Cu-乙二醇納米流體粘度的影響,進一步討論納米流體穩定性及粘度與超聲時間的關系,并在實驗條件下給出超聲時間。同時,研究了溫度和濃度對 Cu-乙二醇納米流體粘度及相對粘度R(R=μnf/μf,其中μnf、μf分別為納米流體的粘度和基液的粘度)的變化規律,并提出了關于溫度和粒子濃度的粘度擬合公式。
可以采用上海衡平儀器儀表廠生產的NDJ-8S液晶旋轉式粘度計。