文档介绍：中国工程热物理学会传热传质学
学术会议论文编号:123430
TiN-乙二醇纳米流体辐射特性实验研究
王文婷,朱群志,武明岩,唐李清
(上海电力学院能源与环境工程学院,上海200090)
(联系电话:**********,E-mail:lengyuewusheng86@)
摘要本文对两步法制备的TiN-乙二醇纳米流体辐射特性进行了实验研究,测量了纳米流体的常规透射率及半球透射率基金项目:国家自然科学基金项目(50976063);上海市科委项目(09DZ1202504);上海市东方学者岗位、上海市曙光计划(09SG51)资助。
、反射率,还研究了质量分数以及光程对其透射率、反射率的影响。计算了纳米流体对太阳辐射的吸收率,同时结合了其导热系数的测量。实验结果表明,对于TiN-乙二醇纳米流体,%时,具有较高的太阳辐射吸收率(96%),且对基液的导热系数的提升最大,可以在一定程度上提升太阳能集热器的集热效率。因此,其在太阳能的高效利用方面具有潜力。
关键词 TiN-乙二醇纳米流体;辐射特性;导热系数;
引言
近几年,国内外研究者对纳米流体进行了大量的研究,主要集中在强化传热领域[1],包括纳米流体的导热性能和对流换热性能等方面的研究。因其具有优异的热输运性能和光谱吸收性能,国内外也有研究者提出将纳米流体用作直接吸收式太阳集热器的循环工质[2],即利用纳米流体直接吸收太阳辐射能,以达到提高集热器热效率的目的。这就使得纳米流体辐射特性的研究显得尤为重要。目前,国内研究者对此方面的研究较少。本文对应用于直接吸收式太阳能集热器的TiN-乙二醇(乙二醇,简写EG)纳米流体的辐射特性进行了研究,以供研究者做参考。
实验部分
流体制备
采用两步法制备TiN-EG纳米流体。首先将一定量的TiN粉体(合肥开尔纳米科技有限公司,粒径40nm)和一定体积的乙二醇试剂(上海凌峰化学试剂有限公司提供,分析纯,浓度≥99%)进行混合,搅拌15分钟。将混合溶液置于超声波细胞粉碎机(上海比朗仪器有限公司,型号BILON-IIIDL)超声振荡30分钟,无需添加任何分散剂,制备成为所需流体,%、%、%、%,制备成品图如图1所示。
图1. 纳米流体制备成品图
透反射率测量
采用日本岛津公司生产的UV3600(紫外、可见、近红外)分光光度计,对上述制备成的不同质量分数的TiN-EG纳米流体进行了常规透射率及半球透射、反射率的测量,室温环境,常规透射率测量范围190nm~3300nm,半球透反射率测量范围220nm~2600nm。
采用瑞典凯戈纳斯有限公司生产的HOT-DISK热常数分析仪对上述流体进行了导热系数的测量。其原理是采用瞬变平面热源法(TPS)技术,数秒钟完成导热系数、热扩散率和热容的测试。
2、结果与讨论
辐射特性测量结果
(左)、半球透射率(右)测量结果
图2所示为乙二醇及不同质量分数的TiN-EG纳米流体透射率随波长变化的情况。从图中可以看出,不论是常规透射还是半球透射,与基液乙二醇相比,四种纳米流体的透射率随质量分数的增大而减小。这是因为颗粒质量分数增加,流体内的颗粒数增多,颗粒对光的散射和吸