底板熱屬性對納米流體液滴蒸發(fā)的影響.pdf

1、由于較好的導熱性能,納米流體被視為一種潛力巨大的新型工質(zhì),納米顆粒的加入使得納米流體體現(xiàn)出與基液不同的熱物性。而納米流體液滴蒸發(fā)在電子芯片冷卻、滅火、農(nóng)藥噴灑、噴墨打印,甚至醫(yī)學診斷上有著重要的應用意義。本文利用飽和蒸汽壓測量儀、粘度計、表面張力測量儀測量了Al2O3-H2O納米流體在不同溫度范圍內(nèi)飽和蒸汽壓、粘度與表面張力這三種熱物性;同時利用 DSA30光學接觸角測量儀測量了 Al2O3-H2O納米流體液滴在銅、鐵、鋁三種不同底板上

2、的蒸發(fā)過程中,接觸角、接觸直徑與高度等參數(shù)變化。實驗結(jié)果表明:
　　(1)在30℃-50℃溫度范圍,納米流體的飽和蒸汽壓比基液去離子水的飽和蒸汽壓小。通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析,納米流體由于納米顆粒的加入而發(fā)生內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化,粒徑為10nm與20nm時,出現(xiàn)類液固層;粒徑為50nm和100nm時,出現(xiàn)類固液層。這種層結(jié)構(gòu)束縛了水分子在氣/液界面上的逸出,且減少了自由水分子的數(shù)量,因此導致納米流體飽和蒸汽壓比去離子水的飽和蒸汽壓小。
　　

3、(2)在18℃-40℃溫度范圍內(nèi),納米流體的粘度隨著溫度升高而減小,隨著體積分數(shù)的增大而增大。相對粘度(納米流體的粘度與去離子水的粘度之比)隨著體積分數(shù)的增大而增大。體積分數(shù)1.5％為濃度臨界值。當體積分數(shù)小于1.5%時,相對粘度的增大速率平緩,當體積分數(shù)大于1.5%時,相對粘度的增大速率加劇。粒徑越小,納米顆粒對基液粘度的影響越大,納米顆粒的加入使得基液粘度增加的效果越明顯。這可能與顆粒越小,越容易形成團聚體有關(guān)。
　　(3)在

4、18℃-30℃溫度范圍內(nèi),納米流體的表面張力隨著溫度升高而降低,隨著體積分數(shù)的增大而減小。其原因可能是因為納米粒子在氣/液界面表現(xiàn)出如表面活性劑一般的效果,因此降低了表面張力值。但該結(jié)論與 Godson實驗所得結(jié)論完全相反,由于其實驗的納米流體體積分數(shù)小于本實驗中納米流體的體積分數(shù),因而猜測可能存在體積分數(shù)臨界值。當?shù)陀谠撆R界值時,納米流體的表面張力隨著體積分數(shù)增大而增大,當高于該臨界值時,納米流體的表面張力隨著體積分數(shù)增大而減小。這需

5、要進一步研究。納米粒子的加入能否提高基液的表面張力與溫度、粒徑有很大關(guān)系,且對于固定溫度,存在對應濃度臨界值。只有達到該濃度臨界值,納米粒子的加入才能提高基液的表面張力。粒徑一定時,濃度臨界值與溫度成反比;當溫度一定時,濃度臨界值與粒徑成反比。這同樣需要進一步研究。
　　(4)納米流體液滴蒸發(fā)過程中,不同底板的厚度與導熱系數(shù)對固著液滴的接觸角與接觸線變化、蒸發(fā)時間以及最終納米顆粒的沉積圖案都有所影響。底板越厚,接觸角隨時間變化的速