[发明专利]一种四氧化三铁纳米植物绝缘油的导热模型构建方法

说明书

本申请公开了一种四氧化三铁纳米植物绝缘油的导热模型构建方法，包括以下步骤：建立Fe₃O₄纳米植物绝缘油的导热分析单元；通过导热分析单元计算目标数值；通过导热分析单元计算目标数值步骤包括：导热分析单元计算纳米粒子分布单元L的长度；导热分析单元计算纳米粒子表面吸附层的厚度。目标数值包括纳米粒子分布单元的长度以及纳米粒子表面吸附层的厚度；对所述导热分析单元采用热阻法建立导热模型。本申请提供的四氧化三铁纳米植物绝缘油的导热模型能正确的反应不同粒径纳米植物绝缘油的导热系数的变化规律，同时证明了纳米粒子粒径、表面活性剂厚度以及纳米粒子吸附层厚度等因素均对纳米植物绝缘油的导热率具有显著的影响。

技术领域

本申请涉及纳米植物绝缘油的导热计算领域，尤其涉及一种四氧化三铁纳米植物绝缘油的导热模型构建方法。

背景技术

植物绝缘油是如今高压电气设备中常用的电介质，不同于矿物绝缘油，因其绿色环保的独特优势对智能电网的推动以及整个电力系统的绝缘和安全性都起到了关键作用。国内外针对纳米矿物绝缘油已开展了相关的研究，然而对于纳米植物绝缘油的研究却鲜见报道。植物绝缘绝缘油由多种甘油三酸酯分子构成，其理化特性与以芳香烃、环烷烃为主要成分的矿物绝缘油存在显著不同，将导致纳米植物绝缘油与纳米矿物绝缘油的理化与介电性能不同；植物绝缘油与矿物绝缘油运动粘度的差异，使纳米粒子在绝缘油中的动力学特性存在差异，从而使二者具有不同的击穿特性。

此外，纳米粒子在液体电介质中的分散稳定性一方面与基液的粘度有关，另一方面根据“相似相溶”原理，纳米表面活性剂应与基液极性相似，才能保证纳米粒子在液体电介质中的分散稳定。植物绝缘油由多种甘油三酸酯组成，甘油三酸酯分子的极性与矿物绝缘油烷烃分子的极性不同，可能会导致在制备纳米矿物绝缘油时，表面活性剂的选择也有所差异。因此，为使得纳米植物绝缘油在电力变压器中得到实际的推广应用，需要解决若干关键问题，这些问题包括：纳米粒子具有极高的比表面积和表面活性，导致纳米粒子易于团聚。此外，目前针对纳米流体的几种导热系数导热模型，存在明显的应用局限性，尤其缺乏针对纳米表面活性剂的影响分析。

发明内容

本申请提供了一种四氧化三铁纳米植物绝缘油的导热模型构建方法，以解决目前针对纳米流体的几种导热系数导热模型，存在明显的应用局限性，尤其缺乏针对纳米表面活性剂的影响分析的问题。

本申请提供的一种四氧化三铁纳米植物绝缘油的导热模型构建方法，包括以下步骤：

建立Fe₃O₄纳米植物绝缘油的导热分析单元；

通过所述导热分析单元计算目标数值；所述目标数值包括纳米粒子分布单元的长度以及纳米粒子表面吸附层的厚度；

对所述导热分析单元采用热阻法建立导热模型。

可选的，通过所述导热分析单元计算目标数值步骤还包括：

所述导热分析单元计算纳米粒子分布单元L的长度；

所述导热分析单元计算纳米粒子表面吸附层的厚度h；其中，每一个纳米粒子分布在边长为L的正方体中，L为包含纳米粒子的正方体的边长。

可选的，所述导热分析单元计算纳米粒子分布单元中L的长度通过如下公式推导获得：

其中，为Fe₃O₄纳米粒子的质量分数，r为Fe₃O₄纳米晶体的半径，ρ_nano为Fe₃O₄纳米晶体的密度，ρ_oil为绝缘油的密度。

可选的，所述导热分析单元计算纳米粒子表面吸附层的厚度通过如下公式推导获得：