本发明专利技术公开了一种用于制备纳米流体的离心装置，包括离心盘、内筛板、外筛板和调速电机，离心盘的底面与调速电机的动力输出轴连接，内筛板和外筛板连接在离心盘的底面上，外筛板位于内筛板的外侧，且外筛板的内壁面和内筛板的外壁面相贴；内筛板和外筛板将离心盘分为位于内筛板内侧的内层流道和位于外筛板外侧的外层流道；内筛板的壁面上设有狭缝，狭缝为通槽；外筛板的内壁上设有凹槽；凹槽与狭缝相对应。该离心装置通过离心力和筛子原理，去除纳米颗粒中包含的分散性较差的纳米团聚体部分；同时，还公开了制备纳米流体的方法，该方法可以保证获得所需的纳米颗粒质量分数，并且能提高纳米流体的分散性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于制备纳米流体的装置及方法，具体来说，涉及。
技术介绍
纳米流体被认为具有提闻换热系统能效的潜力。在纳米流体制备方面，目如已有很多方法应用于强化纳米颗粒在液体中分散，包括搅拌、剪切、球磨等物理方法，也有表面修饰、改变PH值等化学方法，然而溶液中还是有一部分纳米颗粒处于团聚状态，并没有被这些方法分散开来，主要原因是纳米颗粒在放置过程中，已经有部分颗粒在固体形态时已经发生团聚，纳米颗粒本身有好坏之分，是优等颗粒与劣等颗粒的混合物，又由于制备过程中由于颗粒间很强的作用力，包括范德华力，甚至氢键的作用等发生团聚。团聚体很难再次分散开来，而这部分纳米颗粒团聚体的存在不仅会削弱纳米流体的优异特性，比如微对流、高传热传质性能、低粘度(相对于微米颗粒悬浮液)等，而且在纳米流体的使用过程中，这部分团聚体可能成为团聚吸附核心使更多的纳米颗粒吸附在上面，从而导致纳米流体的分散性进一步的降低。这些团聚体是很难通过物理或化学方法打开，特别是这类靠氢键作用的纳米团聚体。特别是对于两步法制备纳米流体过程中，目前大多采用直接添加，再采用而外的分散手段，包括分散剂、超声水浴等，但是这些方法也很难将团聚的纳米颗粒团部分散开来。对纳米流体中不同分散效果的纳米颗粒进行分离，有采用自然沉降、过滤和利用离心设备方法。但是自然沉降是纳米颗粒团聚体和稳定分散小颗粒的共性，放置过程中均会向下沉降，在分离过程中会失去较多的分散稳定的纳米颗粒，所有纳米颗粒均会向下沉降，而纳米流体顶部则会出现清液层。所以利用自然沉降原理能在一定程度上分离团聚颗粒，但这样并不能快速、有效地地分离团聚颗粒与稳定分散的纳米颗粒。而过滤方法由于纳米级的纳米颗粒具有极强的吸附性，导致过滤过程容易出现堵塞而且会损失很多纳米颗粒，并且过滤后纳米颗粒再处理(烘干、分散)又容易出现团聚。而简单采用离心设备进行分离，同样由于离心力会使所有纳米颗粒均被离心，而且强烈的离心作用会使稳定分散的纳米颗粒聚集倾向与团聚，虽然离心过程能快速使纳米颗粒与溶液进行分离，但是如何将稳定分散的纳米流体保留是需要解决的一大问题。所以在制备纳米流体的过程中除掉其中分散性较差的部分，保留分散性较好的部分，并且能同时保证获得需要质量分数的纳米流体是本领域技术人员面临的技术问题。
技术实现思路
技术问题:本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种用于制备纳米流体的离心装置，该离心装置通过离心力和筛子原理，去除纳米颗粒中包含的分散性较差的纳米团聚体部分；同时，还提供利用该离心装置制备纳米流体的方法，该方法可以保证获得所需的纳米颗粒质量分数，并且能去除分散性较差的纳米团聚体，保留稳定分散的纳米流体，提高纳米流体的分散性。技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是: 一种用于制备纳米流体的离心装置，该离心装置包括离心盘、内筛板、外筛板和调速电机，离心盘呈顶端为开口的筒体，离心盘的底面与调速电机的动力输出轴连接，内筛板和外筛板位于离心盘的内腔中，内筛板和外筛板连接在离心盘的底面上，外筛板位于内筛板的外侧，且外筛板的内壁面和内筛板的外壁面相贴；内筛板和外筛板将离心盘分为位于内筛板内侧的内层流道和位于外筛板外侧的外层流道；内筛板和外筛板均呈两端开口的环形筒体，内筛板的壁面上设有狭缝，狭缝为通槽；外筛板的内壁上设有凹槽；凹槽的宽度等于狭缝的宽度，且凹槽与狭缝相对应；内筛板和外筛板上设有孔径相等和目数相同的筛孔。一种利用上述的用于制备纳米流体的离心装置制备纳米流体的方法，该方法包括以下步骤: 步骤10)测定初始纳米流体的吸光度:首先将纳米颗粒与基液混合，搅拌均匀，制备出质量分数为K.Μ的初始纳米流体，其中，K>1，M为最终获取的纳米流体的质量分数，然后利用紫外可见分光光度计，测量初始纳米流体的吸光度A0 ； 步骤20)加入初始纳米流体:将步骤10)制备的初始纳米流体加入离心装置的离心盘的内层流道中，然后转动内筛板，使得内筛板的狭缝与外筛板的凹槽分别对齐； 步骤30)对初始纳米流体进行筛选:启动调速电机，调节转速，使位于离心盘中的初始纳米流体保持稳定转动，初始纳米流体在流动过程中，其中的纳米颗粒团聚体在离心力作用下，依次穿过内筛板的筛孔 和外筛板的筛孔，汇聚于外层流道中，稳定分散的纳米颗粒流体则停留在内层流道中；尺寸大于筛孔的纳米颗粒团聚体穿过内筛板的狭缝，汇聚于外筛板的凹槽中； 步骤40)封闭内层流道和外层流道:调节内筛板，将内筛板的筛孔和外筛板的筛孔错位，进而封闭内层流道和外层流道，并将内筛板的狭缝与外筛板的凹槽错开，进而隔开了外筛板的凹槽和内层流道； 步骤50)测量筛选后的纳米流体的吸光度:用注射器取出位于内层流道的纳米流体，作为筛选后的纳米流体，然后注入容器中，并均匀混合，利用紫外可见分光光度计测量筛选后的纳米流体的吸光度A1 ； 步骤60)制备质量分数为M的纳米流体:向步骤50)提取出来的位于容器中的纳米流体中添加基液，对该纳米流体进行稀释，稀释比例为:提取出来的纳米流体质量:添加的基液质量=1: (K.AcZA1-1),制备出质量分数为M的纳米流体。有益效果:与现有技术相比，本专利技术的技术方法具有以下优点: (I)离心装置可以去除纳米颗粒中包含的分散性较差的纳米团聚体部分。本专利技术的离心装置中，通过调整内筛板位置，使内筛板与外筛板对离心盘的外层流道和内层流道进行连通或者封闭。也就是说，当狭缝与凹槽对齐，内筛板的筛孔与外筛板的筛孔对齐时，外层流道和内层流道连通。此时启动调速电机，进行纳米流体筛选。当筛选结束后，关闭调速电机，并调整内筛板位置，使狭缝与凹槽错开布置，且内筛板的筛孔与外筛板的筛孔也错开，从而隔断了外层流道和内层流道，并封闭了凹槽和内层流道。外筛板的凹槽处于封闭空间，用于储存了尺寸大于筛孔孔径的团聚体。这样，位于外层流道的纳米流体和凹槽内的团聚纳米颗，不会因为抽取位于内层流道中的纳米流体时产生的牵引力，进入内层流道中，从而实现去除纳米颗粒中包含的分散性较差的纳米团聚体部分的目的。(2)本专利技术制备纳米流体的方法，可以保证获得所需的纳米颗粒质量分数，并且能去除分散性较差的纳米团聚体，保留稳定分散的纳米流体，提高纳米流体的分散性。现有技术中，制备一定质量分数的纳米流体，通常是采用直接在基液中添加纳米颗粒的方法。此方法中，分散性较差的纳米颗粒严重影响到纳米流体的分散稳定性，即使采用了各种分散促进方法，此部分团聚的纳米颗粒也不一定能稳定分散。而这部分分散性较差的纳米颗粒在使用过程中成为进一步团聚的附着体，导致纳米流体的分散性进一步下降。对纳米流体中不同分散效果的纳米颗粒进行分离，有采用自然沉降、过滤和利用离心设备方法。但是自然沉降是纳米颗粒团聚体和稳定分散小颗粒的共性，放置过程中均会向下沉降，在分离过程中会失去较多的分散稳定的纳米颗粒，所有纳米颗粒均会向下沉降，而纳米流体顶部则会出现清液层。所以利用自然沉降原理能在一定程度上分离团聚颗粒，但这样并不能快速、有效地地分离团聚颗粒与稳定分散的纳米颗粒。而过滤方法由于纳米级的颗粒具有极强的吸附性，导致过滤过程容易出现堵塞而且会损失很多纳米颗粒，并且过滤后纳米颗粒再处理又容易出现团聚。本专利技术巧妙地利用离心力和筛子原理相结合的离心装置，利用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备纳米流体的离心装置，其特征在于，该离心装置包括离心盘（1）、内筛板（2）、外筛板（3）和调速电机（4），离心盘（1）呈顶端为开口的筒体，离心盘（1）的底面与调速电机（4）的动力输出轴连接，内筛板（2）和外筛板（3）位于离心盘（1）的内腔中，内筛板（2）和外筛板（3）连接在离心盘（1）的底面上，外筛板（3）位于内筛板（2）的外侧，且外筛板（3）的内壁面和内筛板（2）的外壁面相贴；内筛板（2）和外筛板（3）将离心盘（1）分为位于内筛板（2）内侧的内层流道（102）和位于外筛板（3）外侧的外层流道（101）；内筛板（2）和外筛板（3）均呈两端开口的环形筒体，内筛板（2）的壁面上设有狭缝（201），狭缝（201）为通槽；外筛板（3）的内壁上设有凹槽（301）；凹槽（301）的宽度等于狭缝（201）的宽度，且凹槽（301）与狭缝（201）相对应；内筛板（2）和外筛板（3）上设有孔径相等和目数相同的筛孔（5）。
【技术特征摘要】
1.一种用于制备纳米流体的离心装置，其特征在于，该离心装置包括离心盘(I)、内筛板(2)、外筛板(3)和调速电机(4)，离心盘(I)呈顶端为开口的筒体，离心盘(I)的底面与调速电机(4)的动力输出轴连接，内筛板(2)和外筛板(3)位于离心盘(I)的内腔中，内筛板(2)和外筛板(3)连接在离心盘(I)的底面上，外筛板(3)位于内筛板(2)的外侧，且外筛板(3 )的内壁面和内筛板(2 )的外壁面相贴；内筛板(2 )和外筛板(3 )将离心盘(I)分为位于内筛板(2)内侧的内层流道(102)和位于外筛板(3)外侧的外层流道(101);内筛板(2)和外筛板(3)均呈两端开口的环形筒体，内筛板(2)的壁面上设有狭缝(201)，狭缝(201)为通槽；外筛板(3)的内壁上设有凹槽(301);凹槽(301)的宽度等于狭缝(201)的宽度，且凹槽(301)与狭缝(201)相对应；内筛板(2 )和外筛板(3 )上设有孔径相等和目数相同的筛孔(5)。2.按照权利要求1所述的用于制备纳米流体的离心装置，其特征在于，所述的筛孔(5)的孔径为0.05—0.2 mm,目数为100-200。3.按照权利要求1所述的用于制备纳米流体的离心装置，其特征在于，所述的外筛板(3)凹槽(301)深度为外筛板(3)厚度的2/3。4.按照权利要求1所述的用于制备纳米流体的离心装置，其特征在于，所述的外筛板(3)通过过盈配合固定连接在离心盘(I)的底面上，内筛板(2)通过过盈配合连接在离心盘(I)底面。5.一种利用权利要求1所述的用于制备纳米流体的离心装置制备纳米流体的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤10)测定初始 纳米流体的吸光度:首先将纳米颗粒与基液混合，搅拌均匀，制备出质量分数为K.Μ的初始纳米流体，其中，K>1，M为最终获取的纳米流体的质量分数，然后利用紫外可见分光光度计，测量初始纳米流体的吸光度A0 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨柳，杜垲，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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