[发明专利]一种判定纳米流体悬浮稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及物理学技术领域，特别是涉及一种利用麦克斯韦电磁理论中电解质悬浮液中粒子质量分数与电导率之间的关系建立模型，判定纳米流体悬浮稳定性的方法。

背景技术

纳米流体是以一定的方式和比例在液体中添加纳米级颗粒而形成的一种换热工质。纳米流体不仅能显著提高传统换热介质的导热系数，而且还可以提高扩散系数，因此，纳米流体在强化传热传质方面具有重要作用。

一方面，纳米颗粒不停地做不规则的布朗运动，克服重力的作用而保持悬浮在基液中；另一方面，这种不停的布朗运动和颗粒表面的吸附作用又使纳米颗粒在基液中很容易团聚，生成沉淀。通常采用添加分散剂或表面活性剂、调节pH值和超声振荡等方法来提高纳米流体的稳定性。尽管如此，由于密度、表面特性等原因，纳米颗粒依然会沉降。纳米颗粒的沉降会影响纳米流体本身的传热性能和其在设备中的流动性，严重的则会丧失纳米流体的性能特征。所以判定纳米流体的悬浮稳定性显得尤为重要。

用来对纳米流体这种分散体系稳定性进行评价的方法主要有下面几种：沉降法、Zeta电位法、分形方法、粒径分布法和吸光光度法等。但是这些方法都具有一定的局限性，如重力沉降法无法进行定量分析，分光光度计法仅适合测量颜色较浅的悬浮液，粒径分布法只能观测到少数颗粒，在数量上不具有代表性，其他两种方法又比较复杂。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种方法简单，容易实现的判定纳米流体悬浮稳定性的方法。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种判定纳米流体悬浮稳定性的方法，包括下述步骤：

（1）根据麦克斯韦电磁理论电解质悬浮液中粒子质量分数和电导率之间的关系，将纳米流体看作同电解质溶液一样的混合物，以纳米流体中的基液为导体，以所述纳米流体中的纳米颗粒为散布于导体中的小球，建立模型；则已知质量分数纳米流体的电导率计算公式为：

σM=2σ2+σ1-2φ(σ2-σ1)2σ2+σ1+φ(σ2-σ1)σ2---(1)]]>

公式（1）中：σ_M为已知质量分数的纳米流体的电导率；σ₁为基液的电导率；σ₂为纳米颗粒的电导率；φ为纳米颗粒的质量分数；

（2）测量各种已知质量分数的纳米流体的电导率，根据公式（1）得到纳米流体的质量分数与电导率之间的关系，拟合得到纳米流体电导率和纳米流体中所含纳米颗粒的质量分数之间的关系式；

（3）测量任一时刻待判定悬浮稳定性的纳米流体的电导率，根据拟合得到的纳米流体电导率和质量分数之间的关系式，计算得出待判定悬浮稳定性的纳米流体的质量分数；根据所得质量分数判定待判定悬浮稳定性的纳米流体的稳定性。

拟合得到的纳米流体电导率和质量分数之间的关系式为：

σ＝1.36667+201.2φ   （2）