[发明专利]使用带槽筛板的纳米流体动态稳定性的测试装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测纳米流体动态稳定性的分析装置。特别是静态可逆沉降的纳米流体的动态稳定性研究装置。

背景技术

纳米流体被认为具有提高换热系统能效的潜力。但悬浮在纳米流体中的纳米微粒会发生团聚和沉降，使纳米流体逐渐退化为普通流体。因此尽量减少纳米流体中纳米微粒的团聚与沉降，使纳米流体在实际使用中发挥其应有的作用。

而作为对纳米流体强化换热研究的第一步，需要能够对纳米微粒的团聚沉降特性进行评估。目前常用的纳米微粒团聚沉降特性的方法主要基于静态研究，方法主要分为沉降法、Zeta电位法、粒度观测法、以及吸光度测试等方法。

沉降法是将分散好的分散体系静置，然后观察沉降物的体积或高度。由于纳米流体沉降会形成分界面，沉降法可以真实地反应纳米微粒在液体介质中的分散稳定性，而且操作简便。该方法的不足之处是对于分散稳定性好的纳米流体而言，很难精确指出沉降界面的位置，误差比较大。并且该方法不能反映纳米流体实际应用环境(动态环境)的稳定性情况。

Zeta电位法主要是测定纳米流体的zeta电位来判断稳定性的方法。Zeta电位的绝对值越大，粉体之间的静电斥力占优势，不易团聚，说明体系分散稳定好；因此可以通过测量纳米微粒表面Zeta电位的大小来评估分散体系的分散稳定性。用该方法可以很快地得出试验结果，但是该方法是在静电稳定机制的理论基础建立起来的，而对于空间位阻机制的纳米流体该方法并不使实用。

粒度观测法是通过观测分散体系中纳米微粒的粒度或粒径分布的评估方法。分散稳定性好的分散体系中纳米微粒的尺寸应该是一次纳米微粒的尺寸。相反粒度较大者，一方面说明该体系有一定程度的团聚，另一方面说明纳米微粒在体系中所受重力影响较大，沉降速度加快，从而加速了体系的不稳定性。测量纳米微粒粒度的方法很多，如使用透射电镜和粒度分析仪等仪器。

吸光度测试法是利用纳米流体中纳米微粒对一定波长(特征波长)入射光有吸收作用，纳米微粒越多则吸收的光也越多，纳米流体的吸光度也就越大。因此可以通过测量纳米流体吸光度的方法来衡量纳米流体的稳定性，吸光度越大则说明流体中悬浮的粉体越多，也就是说其分散稳定性越好，当吸光度不再变化时则说明纳米流体中的纳米微粒达到了分散稳定的状态。

发明内容

由现有技术中的研究可知，沉降法、Zeta电位法缺乏普遍性，目前研究中基于动态稳定性的研究还很欠缺，然而纳米流体的实际应用中大部分是在流动状态下的，为了清楚研究纳米流体动态下的稳定性，所以本装置采用动态流动系统配合吸光度测试方法来进行纳米流体动态稳定性研究。

一种使用带槽筛板的纳米流体动态稳定性的测试装置，包括流道、取样器和分光光度计；所述流道上设有取液孔，取样器与取液孔可拆卸连接，所述分光光度计与取样器可拆卸连接，其特征是所述流道分为上层流道和下层流道，上、下层流道之间设有筛板，上、下层流道内液体流向相同；上层流道的首尾两端通过上层流道蠕动泵连接，下层流道的首尾两端通过下层流道蠕动泵连接；

所述筛板的筛孔孔径尺寸为0.1mm±20％。

所述取液器伸入取液孔的深度是50mm。

所述流道的沿流道内液体流向的截面是环形或方形

本装置的特点在于利用两个蠕动泵来提供动力，通过调节转速来模拟纳米流体实际运动过程，再利用分光光度计来测定吸光度研究纳米流体在动态下的分散稳定性。作用方法是通过筛板(筛孔选用150目，孔径尺寸为0.1mm，大于普通纳米颗粒团聚体)的作用，而纳米流体中较大的较重的纳米颗粒在流动中具有沉降的倾向性，由于筛子原理，流动过程中团聚形成的较大较重的纳米颗粒(＜0.1mm)在筛板作用下基本上汇聚于筛板下方，而稳定分散的纳米颗粒则仍能停留在筛板上方。筛板上的凹槽可以用来存放大于筛孔的特别大的团聚体(大于0.1mm)，以免大于孔径尺寸的纳米流体团聚体堵塞筛孔。这样可以将纳米流体中稳定悬浮的小颗粒和易沉降的较大团聚体分开，再通过测定筛板上方某一高度的吸光度，便能很好的研究出纳米流体的动态稳定性，从而更好地选择与实际应用环境相匹配的纳米流体。