新型復合磁性納米流體的光熱及回收性能

目錄

1.研究背景......................................................................1

2.研究內容......................................................................1

3.結論與展望..................................................................11

1.研究背景

納米流體作為一種新型的太陽能利用工件，具有良好的應用前景。近年

來，以納米流體為基液的光熱轉換系統(tǒng)進行了大量的研究。例如：貴金屬、碳

納米管、雜化納米流體等的光熱應用。然而，上述材料都具有成本昂貴、回收

困難的特點。目前，很少有學者研究功能化的納米流體，并專注于它們的

收。因此，本篇文獻的作者制備了負載Fe3()4的功能化碳納米管(CNTs),并對

Fe304/CNTs納米流體在直接吸收式太陽能收集潛的光熱性能進行了研究。

2.研究內容

本篇文獻作者通過化學共沉淀法將Fe3()4顆粒裝飾在CNTs顆粒上，制備

出新型復合磁性Fe304/CNTs納米流體△對于Fe304/CNTs納米流體的表征如

圖1所示。從圖1(a)和圖1(b)中可以看出Fe3()4納米顆粒均勻地附著在管狀

CNTs上。另外,從圖1(d)和圖1⑻可分別看出所制備的FesOJCNTs納米流

體具有良好的熱穩(wěn)定性和明顯的順磁性。同時，還測試了該納米流體的吸光度

和透過率，如圖2所示?？梢郧宄目吹狡渚哂休^強的捕光能力，即在可見光

范圍內具有高吸光度和低透過率。

第1頁共11頁

圖lFe3“/CNTs的特征。(a)SEM,(b)TEM,(c)XRD,(d)TGA,(e)FesO/CNTs的磁性能，(f)改

性示意圖。

第2頁共11頁

1.040

935

%

/

830

OU

O

U5

EO6.7.S22

q￡

JU

o6I20

sS

qO.U

vP

O.5J15

O.H

0.4

°100

300400500600700800200300400500600700800

Wavclcngth/nmWavelength/nm

圖2Fe3O4/CNTs納米流體的⑶吸光度和(b)透過率。

本篇文獻的光熱轉換實驗平臺示意圖，如圖3所示。主要分為三個主要部

分。其中一部分是模擬光系統(tǒng)，使用伍燈光源來模擬太陽光。另一部分為加熱

蒸發(fā)系統(tǒng)，使用由亞克力板制成的加熱室來模擬直接吸收式集熱器。第三部分

是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在加熱室內均勻分布6個熱電偶，記錄內部納米流體的溫

度。另外，在實驗過程中將加熱室放置在精密天平上，記錄納米流體的質量變

化。

watersteam

Solarsimulator

圖3實驗系統(tǒng)原理圖。

為保證本實驗的可行度，作者將本文工作的結果與同類文獻的數(shù)據(jù)和經驗

公式進行對比，結果如圖4所示。最大誤差分別為7.66%和7.68%,證明了該

實驗系統(tǒng)是可靠的。

第3頁共11頁

50

1()

F

45v

/

oo

g

o40u

wB

nl

E35p

O

dJ

Er

Q30q

Q

Id

E

25O

H

200

01020304050600102030405060

Timc/minTime/min

圖4實驗系統(tǒng)的驗證：⑶水溫，（b）光照后溫度變化。

本篇文獻的研究內容主要分為四部分。第一大部分為納米流體濃度的影響

（如圖5-圖9所示）、第二大部分為光照強度的影響（如圖5-圖9所示）、第三

大部分為納米流體深度的影響（如圖5.圖9所示）和第四大部分納米流體的回

收利用率（如圖10和圖11所示）。圖5顯示了不同質量分數(shù)納米流體在不同

深度下的溫升。

60

55

。

。50

a/

n

u45

p

s

d40

u

l

g35

l

30

25

5001000150020002500300035004000

Time/s

5060

4

。

羽

莽

s

r

*

3

050010001500200025003000350040004500050010001500200025003000350040004500

Time/sTime/s

第4頁共11頁

55

50

45

。o

。4o

、5

心/

a

5l40

m

巴40B

Qs

dd05

Eu

35I

UO

HH

3030

251

050010001500200025003000350040004500050010001500200025003000350040004500

Time/sTime/s

50

。50V

。J

臺45

m

自45E

己o40

40d

E*

o35

35J

3030

251

50010001500200025003000350040004500050010001500200025003000350040004500

Time/sTime/s

4545

號o

o

'

a

J40m40

TJ

B

WJ

d35U35

d

EE

QD

HI

3030

2525

05001000150020002500300035004000450005001000150020002500300035004000

Time/sTime/s

圖5不同質量分數(shù)納米流體在不同深度下的溫升。50ppM：(a)20mm,(b)30mm,(c)

40mm；lOOppM：(d)20mm,(e)30mm,(f)40mm；150ppM：(g)20mm,(h)30mm,(i)

40mm,(j)水，30mmo

圖6顯示了不同質量分數(shù)的納米流體在不同深度下的熱效率。

第5頁共11頁

第6頁共11頁

圖6不同質量分數(shù)的納米流體在不同深度下的熱效率。29mm：(a)150ppM,(b)100ppM,(c)

50ppM；30mm：(d)150ppM,(e)100ppM,(f)50ppfvl；40mm：(g)150ppM,(h)100

ppM,(i)50ppM,(j冰，30mm。

圖7顯示了不同質量分數(shù)的納米流體在不同深度下的質量變化。

o.oo.o

-0.2-0.2

M

/4

s

g-O.

u。

p6

q

。C

s

s.8

n

-1..2O

-14

-1.

O-1.4

20304050600102030405060

Time/minTime/min

o.o

2

OD-O/.

cs4

oUnC6

qB

i。8

-O.

s-1.

0

102030405060

Time/min

第7頁共11頁

01020304050600102030405060

Time/minTime/min

o

.O

.42

.o

.o

O'Do..6

aUT-o.8

F-l

i“.2O

p4

「

S卬

E

S-

-1.8(3)-1.6

01020.........304050.........6001020.30.405060

Time/minTime/min

0.0o.o

-0.2-o.i

-0.2

^-0.4

-0.3

C-0.6

-0.4

5-0.8

-0.5

1-1.0

-0.6

-1.2-0.7

-0.8

-1.4

-0.9

01020304050600102030405060

Time/minTime/min

圖7不同質量分數(shù)的納米流體在不同深度下的質量變化。50ppM：(a)20mm,(b)30mm,(c)

40mm；lOOppM：(d)20mm,(e)30mm,(f)40mm；350ppM：(g)20mm,(h)30mm,

(i)40mm,(j)水，30mm.

圖8顯示了不同質量分數(shù)納米流體的蒸發(fā)速率。

第8頁共11頁

L

L

.

qL

z

E—.46

.L

g

w2

B6

巴

u

o6

=

R.0

l

o6.8

d

E.6

A6

0.24

s9

llliiminationintensity^unIllumination^ntensity^un

26

?

24

?

一22

.?

q20

z.?

l.18

u1?6

eTo1?4

o

l1?2

E