دانلود مقاله تاثیر سینتیک انباشتگی بر رسانندگی گرمایی محلول های کلوئیدی نانومقیاس (نانوسیال)
چکیده
رسانندگی گرمایی، k، تعلیق های کلوئیدی نانومقیاس (شناخته شده به عنوان نانوسیال)، شامل نانوذرات معلق در یک مایع بازی، بسیار بالاتر از رسانندگی گرمایی مایع بازی در کسرهای حجمی بسیار کوچکی از نانوذرات می-باشد. اما، نتایج تجربی از گروه های مختلف درسراسر جهان ناهنجاری های مختلفی مانند یک پیک در بهبود k با توجه به اندازه نانوذره، یک افزایش و همچنین یک کاهش در نسبت k این محلول های کلوئیدی با k سیال بازی با افزایش دما، و یک وابستگی k به pH و زمان را نشان داده اند. در این مقاله، سینتیک انباشتگی محلول های کلوئیدی نانومقیاس با فیزیک انتقال حرارتی برای گیرانداختن تاثیرات انباشتگی بر k ترکیب می شوند. نتایج نشان می دهند که ناهنجاری های مشاهده شده گزارش شده در کار تجربی می توانند به خوبی با درنظر گرفتن سینتیک انباشتگی توصیف شوند. درنهایت، نشان می دهیم که شیمی کلوئیدی نقش مهمی در تصمیم گیری درباره k نانوتعلیق های کلوئیدی ایفا می کند.
داده های تجربی ]1-7[ نشان داده اند که محلول های کلوئیدی نانومقیاس، شناخته شده به عنوان نانوسیال ها (NFها)، رسانندگی گرمایی (k) بسیار بالاتری نسبت به رسانندگی که می تواند با استفاده از مدل های رسانش کلاسیکی، مانند مدل ماکسول-گرانت (MG) برای کامپوزیت های ذره ای خوب پراکنده شده پیش بینی شود خواهد داشت. درحال حاضر، دو نوع تفکر برای توضیح بهبود در k وجود دارد: (1) k توسط ریزرسانش ایجادشده توسط حرکت براونی (BM) نانوذرات ]8-12[ بهبود می یابد و k با توجه به انباشتگی نانوذرات که منجر به رفتار تراوایی محلی می شود بهبود می یابد ]13-15[. هردوی این توصیفات برای k مستقل از یکدیگر می باشند، درحالیکه مقاله کلوئیدی بطور واضح نشان می دهد که BM و انباشتگی مرتبط هستند ]16-17[. وابسته به شیمی سیستم، انباشتگی سریع ذره می تواند اتفاق بیفتد. شکل 1 بطور سیستماتیک انباشتگی را نشان می دهد. احتمال انباشتگی با کاهش اندازه ذره در کسر حجم ثابت افزایش می یابد، چونکه فاصله بین ذره ای متوسط کاهش می یابد، که باعث می شود نیروی واندروالس جاذب مهمتر شود ]16-17[. انباشتگی BM را ناشی از افزایش در جرم سنگدانه ها کاهش خواهد داد، درحالیکه این می تواند k را ناشی از تاثیرات تراوایی در سنگدانه ها افزایش دهد، چونکه ذرات با رسانندگی بالا یکدیگر را در سنگدانه نابود می کنند. اما، مدل های ریزرسانش BM موجود انباشتگی را درنظر نمی گیرند ]8-12[، و مدل های انباشتگی موجود برای k سینتیک انباشتگی را درنظر نمی-گیرند.
ABSTRACT
The thermal conductivity, k, of nanoscale colloidal suspensions (also known as nanofluid), consisting of nanoparticles suspended in a base liquid, is much higher than the thermal conductivity of the base liquid at very small volume fractions of the nanoparticles. However, experimental results from various groups all across the world have shown various anomalies such as a peak in the enhancement of k with respect to nanoparticle size, an increase as well as a decrease in the ratio of k of these colloidal solutions with the k of the base fluid with increasing temperature, and a dependence of k on pH and time. In this paper, the aggregation kinetics of nanoscale colloidal solutions are combined with the physics of thermal transport to capture the effects of aggregation on k. Results show that the observed anomalies reported in experimental work can be well described by taking aggregation kinetics into account. Finally, we show that colloidal chemistry plays a significant role in deciding the k of colloidal nanosuspensions.
Experimental data1-7 have shown that nanoscale colloidal solutions, also known as nanofluids (NFs), have much higher thermal conductivity (k) than can be predicted using classical conduction models, such as the Maxwell-Garnett (MG) model8-10 for well-dispersed particulate composites. Currently, there are two lines of thinking for explaining the enhancement in k: (1) k is enhanced by microconvection caused by the Brownian motion (BM) of the nanoparticles,8-12 and (2) k is enhanced due to the aggregation of the nanoparticles leading to local percolation behavior.13-15 Both these explanations for k are independent of one other, whereas the colloidal literature clearly indicates that BM and aggregation are related.16-17 Depending on the chemistry of the system, rapid aggregation of particles can take place. Figure 1 schematically shows aggregation. The probability of aggregation increases with decreasing particle size, at constant volume fraction, because the average interparticle distance decreases, making the attractive van der Waals force more important.16-17 Aggregation will decrease the BM due to the increase in the mass of the aggregates, whereas it can increase k due to percolation effects in the aggregates, as highly conducting particles touch each other in the aggregate. Existing BM microconvection models for k, however, do not consider aggregation,8-12 and existing aggregation models for k do not consider aggregation kinetics.13-15
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش، بدون آرم سایت ای ترجمه
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت pdf، بدون آرم سایت ای ترجمه