Особенности влияния поверхностно-активных веществ на стабильность наножидкостей

1.

Выпускная квалификационная работа
магистра
ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ
ВЕЩЕСТВ НА СТАБИЛЬНОСТЬ НАНОЖИДКОСТЕЙ
Научный руководитель
Куценко К.В.
Студент
Кравченко А.В., М18-100

2.

Цели и задачи
Цель: выбрать состав, позволяющий получить стабильную
наножидкость на основе углеродных нанотрубок, имеющую высокие
оптические характеристики для использования в солнечном коллекторе
прямого поглощения.
Актуальность: существующие теплоносители для солнечных
коллекторов обладают рядом недостатков в свойствах, и тем самым не
позволяют достичь высокого КПД тепловых солнечных коллекторов.
Задачи:
1. разработать состав наножидкости, применимый к эксплуатации в
контурах с принудительной циркуляцией и обладающей длительной
стабильностью;
2. исследовать оптические свойства образцов наножидкостей с различной
концентрацией частиц – коэффициент абсорбции, коэффициент
экстинкции,
а
также
исследовано
интегральное
ослабление
оптического излучения в видимом и инфракрасном диапазонах;
3. получить
напорно-расходную
характеристику
коллектора
с
наножидкостью.
2

3.

Достоинства и недостатки солнечной тепловой энергетики
Из плюсов:
Из минусов:
• доступность и неисчерпаемость источника энергии
• существенная зависимость от погоды и времени
(Солнца) в условиях роста цен на традиционные
суток;
виды топлива, несмотря на временное уменьшение
• сезонность и невысокая рентабельность в средних
их стоимости;
и высоких широтах и несовпадение периодов
• практически полная безопасность для окружающей
выработки и потребности в тепловой энергии;
среды;
• для солнечной энергетики требуются большие
• широкое применение в случаях малодоступности
площади под станции при ее использовании в
других источников энергии.
промышленных масштабах.
3

4.

Пример готовой наножидкости, составы приготовленных
образцов и схема приготовления проб
Добавление
наночастиц
Обработка
ультразвуком
0,008% С + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + H₂O;
0,008% С + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + 10% СПИРТ + H₂O;
0,02% С + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + 10% СПИРТ + H₂O;
0,05% С + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + H₂O;
0,05% С + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + 10% СПИРТ + H₂O;
0,1% С + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + 10% СПИРТ + H₂O.
Добавление
ПАВ (SDS)
Механическое
перемешивание
Добавление
пеногасителя
(ПГ)
Добавление
спирта
(этанол)
Добавление
дистиллированной воды
4

5.

Измерение распределения частиц по размерам
0,008% (208 нм)
0,02% (210 нм)
4
0,05% (218 нм)
0,1% (230 нм)
5

6.

Измерения коэффициента абсорбции оптического излучении для
различных длин волн
Значение коэффициента абсорбции
5
4
3
2
1
0
200
300
400
500
600
700
800
900
Длина волны, нм
H₂O
0,008% C + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + 10% СПИРТ + H₂O
0,01% C + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + 10% СПИРТ + H₂O
0,02% C + 0,1% SDS + 0,2% ПГ + 10% СПИРТ + H₂O
6

7.

Измерение интегрального ослабления оптического
излучения
Диапазон измерений 400-1100 нм
Диапазон измерений 1000-1700 нм
7

8.

Результаты гидравлического расчета и схема коллектора
8

9.

Заключение
В результате данной диссертационной работы были
решены следующие задачи:
• разработан состав наножидкости, применимый к эксплуатации
в контурах с принудительной циркуляцией и обладающей
длительной стабильностью - 0,008% С + 0,1% SDS + 0,2% ПГ +
10% СПИРТ + H₂O;
• исследованы оптические свойства образцов наножидкостей с
различной концентрацией частиц – коэффициент абсорбции,
коэффициент экстинкции, а также исследовано интегральное
ослабление оптического излучения в видимом и инфракрасном
диапазонах;
• получена напорно-расходная характеристика коллектора с
наножидкостью.
9

10.

Спасибо за внимание!