Nanofluid is a kind of new engineering material consisting of nanoparticles dispersed in base fluid. Nanofluids could have various applications such as magnetic fluids, heat exchanger working fluids, lubricants, drug delivery and so on in present study, various nanoparticles, such as MWCNT (Multi-wa...
Nanofluid is a kind of new engineering material consisting of nanoparticles dispersed in base fluid. Nanofluids could have various applications such as magnetic fluids, heat exchanger working fluids, lubricants, drug delivery and so on in present study, various nanoparticles, such as MWCNT (Multi-walled Carbon Nanotube), fullerene, copper oxide, and silicon dioxide are used to produce nanofluids. As base fluids, DI-water, ethylene glycol, oil, and silicon oil are used. To investigate the thermo-physical properties of nanofluids, thermal conductivity and kinematic viscosity are measured. Stability estimation of nanofluid is conducted with UV-vis spectrophoto-meter. In this study, the high pressure homogenizer is the most effective method to produce nanofluid with the prepared nanoparticle and base fluid. Excellently stable nanofluids are produced with the magnetron sputtering system. Thermal conductivity of nanofluid increases with increasing particle volume fraction except water-based fullerene nanofluid which has lower thermal conductivity than base fluid due to its lower thermal conductivity, 0.4 W/mK. The experimental results can't be predicted by Jang and Choi model.
Nanofluid is a kind of new engineering material consisting of nanoparticles dispersed in base fluid. Nanofluids could have various applications such as magnetic fluids, heat exchanger working fluids, lubricants, drug delivery and so on in present study, various nanoparticles, such as MWCNT (Multi-walled Carbon Nanotube), fullerene, copper oxide, and silicon dioxide are used to produce nanofluids. As base fluids, DI-water, ethylene glycol, oil, and silicon oil are used. To investigate the thermo-physical properties of nanofluids, thermal conductivity and kinematic viscosity are measured. Stability estimation of nanofluid is conducted with UV-vis spectrophoto-meter. In this study, the high pressure homogenizer is the most effective method to produce nanofluid with the prepared nanoparticle and base fluid. Excellently stable nanofluids are produced with the magnetron sputtering system. Thermal conductivity of nanofluid increases with increasing particle volume fraction except water-based fullerene nanofluid which has lower thermal conductivity than base fluid due to its lower thermal conductivity, 0.4 W/mK. The experimental results can't be predicted by Jang and Choi model.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
397 nm의 파장에서 최대 흡광도가 나타남을 알 수 있으며, 이 파장에서 부유하고 있는 입자의 농도와 흡광도가 선형적인 관계를 있음을 알 수 있다. 본 연구에서는 이러한 관계를 이용하여 Oil 및 물을 기본 유체로 한 나노유체의 침전시간에 따른 부유 안정성을 평가하였다.
이러한 연구들은 나노입자의 표면 개질 혹은 기본 유체의 pH를 변화시켜 입자의 분산 안정성을 향상시키고자 하였다. 본 연구에서는 CuO, SiO2, 다중벽 탄소나노튜브와 플러렌 입자를 사용하여 물, 에틸렌 글리콜과 Oil에 분산시켜 나노유체를 제조하였다.
제안 방법
저점도 유체의 열전도도를 측정하기 위한 비정상 열선법은 잘 알려져 있는 방법이다.(7) 본 연구에서는 유체 내 부유하고 있는 입자의 전기 전도도에 의한 실험오류를 방지하고자 전기 전도성 유체의 열전도도 측정에 적용 가능한 비정상 열선법을 사용하였다. 측정부 백금선의 직경은 76 ㎛이며 절연을 위해 17㎛의 테프론 절연막이 코팅되어 있다.
2는 비정상 열선법 회로 개략도이며, 회로에 전원이 인가되면 백금선의 저항에 의한 발열로 인해 백금선 표면의 온도를 변화시켜 백금선의 저항을 변화시키게 된다. 검류계로부터 전압을 A/D 변환 장치플 통해 20Hz의 주파수로 측정하여 저장한 후 백금선 저하의 변화를 계산한다. 백금선의 전기 저항과 온도는 선형적인 관계이며 이 선형식에 대해서는 선행연구에서 매우 잘 알려있다(1) 이러한 선형적인 관계식으로부터 구해진 온도는 비정상 구간에서 로그 시간축에 대해 선형적인 관계를 가진다.
나노유체의 열전도도는 일반적으로 유체의 열전도도를 측정하는 방법인 비정상 열선법을 이용하였다. 그리고 나노유체의 침전 정도를 정량적으로 평가하기 위하여 UV-vis spectrum 분석을 이용하였고 얻어진 결과를 바탕으로 나노유체의 분산 안정성 특성과 열전도도 특성을 분석하였다.
제조하였다. 나노유체의 열전도도를 측정하기 위하여 비정상 열선법을 사용하였으며, UV-vis spectrum 분석을 통하여 나노유체의 침전 시간에 따른 분산 안정성을 평가하였다. 나노유체의 열전도도 향상은 입자의 열전도도와 기본유체읭 열전도도에 따라 다르게 나타남을 알 수 있었다.
측정부 백금선의 직경은 76 ㎛이며 절연을 위해 17㎛의 테프론 절연막이 코팅되어 있다. 백금선을 측정 대상 유체에 잠기게 한 후 대상 유체의 온도와 평형을 이룰 때까지 유지한 후 실험을 수행하였다. Fig.
본 연구에서 나노유체를 제조하기 위하여 초음파 분산기를 사용하였으며, 2시간의 초음파 분산을 통해 나노유체를 제조하였다. 그러나 탄소 입자의 경우 표면 특성이 소수성이므로 물에 분산시키기 위하여 분산 안정제로 SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)를 사용하였다.
이러한 연구들은 나노입자의 표면 개질 혹은 기본 유체의 pH를 변화시켜 입자의 분산 안정성을 향상시키고자 하였다. 본 연구에서는 CuO, SiO2, 다중벽 탄소나노튜브와 플러렌 입자를 사용하여 물, 에틸렌 글리콜과 Oil에 분산시켜 나노유체를 제조하였다. 나노유체의 열전도도는 일반적으로 유체의 열전도도를 측정하는 방법인 비정상 열선법을 이용하였다.
대상 데이터
통해 나노유체를 제조하였다. 그러나 탄소 입자의 경우 표면 특성이 소수성이므로 물에 분산시키기 위하여 분산 안정제로 SDS (Sodium Dodecyl Sulfate)를 사용하였다.
나노유체의 열전도도 특성을 살펴보기 위해 물, 에틸렌 글리콜과 Oil을 기본유체로 하고, MWCNT, CuO, SiO2와 플러렌 입자를 이용하여 나노유체를 제조하였다. 나노유체의 열전도도를 측정하기 위하여 비정상 열선법을 사용하였으며, UV-vis spectrum 분석을 통하여 나노유체의 침전 시간에 따른 분산 안정성을 평가하였다.
. 본 연구에서 사용한 플러렌, SiO2, CuO는 모두 구형의 형상을 하고 있으며, 평균 크기는 각각 10 nm 이하, 33nm, 12 nm 이다.
이론/모형
본 연구에서는 CuO, SiO2, 다중벽 탄소나노튜브와 플러렌 입자를 사용하여 물, 에틸렌 글리콜과 Oil에 분산시켜 나노유체를 제조하였다. 나노유체의 열전도도는 일반적으로 유체의 열전도도를 측정하는 방법인 비정상 열선법을 이용하였다. 그리고 나노유체의 침전 정도를 정량적으로 평가하기 위하여 UV-vis spectrum 분석을 이용하였고 얻어진 결과를 바탕으로 나노유체의 분산 안정성 특성과 열전도도 특성을 분석하였다.
9는 물-MWCNT 나노유체의 열전도도 실험결과를 모델링 결과와 비교한 그래프이다. 사용된 모델은 Jang & Choi Model을 사용하였으며(13), 입자의 특성 상 Brownian Motion에 의한 인자는 제외하였다. 따라서 나노유체의 열전도도(kcomp) 모델은 다음 식으로 정리될 수 있다.
성능/효과
3, 4은 Oil을 기본유체로 한 나노유체의 UV-vis spectrum 분석 결과와 입자 농도에 따른 흡광도를 분석한 결과이다. 397 nm의 파장에서 최대 흡광도가 나타남을 알 수 있으며, 이 파장에서 부유하고 있는 입자의 농도와 흡광도가 선형적인 관계를 있음을 알 수 있다. 본 연구에서는 이러한 관계를 이용하여 Oil 및 물을 기본 유체로 한 나노유체의 침전시간에 따른 부유 안정성을 평가하였다.
나노유체의 열전도도를 측정하기 위하여 비정상 열선법을 사용하였으며, UV-vis spectrum 분석을 통하여 나노유체의 침전 시간에 따른 분산 안정성을 평가하였다. 나노유체의 열전도도 향상은 입자의 열전도도와 기본유체읭 열전도도에 따라 다르게 나타남을 알 수 있었다. 수계 나노유체의 경우 MWCNT 체적분율 1%에서 7%의 열전도도 증가율을 보였으며, 체적분율 1.
실험결과에서 물에 1 vol%의 입자를 분산시켰을 때 MWCNT, CuO, SiO2의 순서로 열전도도 향상 정도가 나타나며, 이는 입자의 열전도도 크기와 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다. 또한 동일한 입자를 물과 에틸렌 글리콜에 각각 분산하였을 때 기본유체의 열전도도가 낮은 나노유체의 열전도도 향상이 커 보다 낮을 열전도도를 지니는 유체를 이용하여 나노유체 제조를 했을 때 열전도도 향상이 크다는 것을 알 수 있다. 이는 나노유체의 열전도도와 관련하여 다른 연구 결과에서도 잘 알 수 있는 경향이다.
5%의 플러렌 나노유체 의 경우 3%의 열전도도 감소율을 보여 입자의 열전도도가 유체의 열전도도보다 낮을 경우 열전도도 감소가 발생함을 알 수 있었다. 물-MWCNT 나노유체의 열전도도 실험결과를 Jang & Choi 모델과 비교하였으며, 이 validation 결과로부터 MWCNT의 방향성과 Kapitza 저항을 증가시킴을 통해서 열전도도 증가율을 보다 크게 할 수 있음을 알 수 있다. 이는 MWCNT의 유체내 분산성 향상을 통해서 열전도도의 향상이 이루어질 수 있음을 보이고 있다.
나노유체의 열전도도 향상은 입자의 열전도도와 기본유체읭 열전도도에 따라 다르게 나타남을 알 수 있었다. 수계 나노유체의 경우 MWCNT 체적분율 1%에서 7%의 열전도도 증가율을 보였으며, 체적분율 1.5%의 플러렌 나노유체 의 경우 3%의 열전도도 감소율을 보여 입자의 열전도도가 유체의 열전도도보다 낮을 경우 열전도도 감소가 발생함을 알 수 있었다. 물-MWCNT 나노유체의 열전도도 실험결과를 Jang & Choi 모델과 비교하였으며, 이 validation 결과로부터 MWCNT의 방향성과 Kapitza 저항을 증가시킴을 통해서 열전도도 증가율을 보다 크게 할 수 있음을 알 수 있다.
6은 다양한 나노유체의 열전도도 특성을 나타내고 있다. 실험결과에서 물에 1 vol%의 입자를 분산시켰을 때 MWCNT, CuO, SiO2의 순서로 열전도도 향상 정도가 나타나며, 이는 입자의 열전도도 크기와 밀접한 관련이 있음을 알 수 있다. 또한 동일한 입자를 물과 에틸렌 글리콜에 각각 분산하였을 때 기본유체의 열전도도가 낮은 나노유체의 열전도도 향상이 커 보다 낮을 열전도도를 지니는 유체를 이용하여 나노유체 제조를 했을 때 열전도도 향상이 크다는 것을 알 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.