나노 유체의 모세관 수송에 대한 열 영상 효과

나노 플루드는 1 nm 내지 100 nm의 크기가 다양하며 기본 유체 (예 :물)에 매달린 입자의 희석 현탁액이다. 기본 유체와 비교하여, 나노 유체는 열전도율, 비열 용량과 같은 우수한 열 물리학 적 속성을 독특하게 보유하고있다.

따라서, 이들은 온도 차이가 우세한 전자 장치의 열 파이프 및 냉각 성분과 같은 좁은 구속에서 향상된 열 물리학 적 특성에 사용될 수 있습니다.

그러한 감금의 주요 길이 척도는 미크론의 범위에 있습니다. 결과적으로, 미세 유체 감금에서 나노 유체의 모세관 수송에 대한 열 영상 효과에 대한 연구는 엄청나게 중요해진다.

현탁액에서 온도 차이가 우세 할 때, 현탁 된 입자는 열 영동으로 인해 힘을 경험하여 입자의 이동 속도가 다양합니다 (예 :랜턴의 검은 색). 이러한 열 구배는 서스펜션 흐름 속도를 조절하기 위해 적절하게 사용될 수 있습니다. 또한, 서스펜션에서 다른 입자를 분리하기 위해 기존 온도 그라디언트가 사용될 수있다. 이러한 시스템의 맥락에서, 나노 입자의 이동은 결국 기존 열 필드에 의해 결정된 우선적 증착을 초래한다. 나노 입자의 분리는 균질 한 현탁액을 달성하는 맥락뿐만 아니라 운영 비용을 최소화하는 데 필수적인 입자 검색 시스템의 설계에서도 가장 중요합니다.

여기서, 우리는 나노 입자가 함유 된 유체가 열 구배에 의해 운반 될 수있는 새로운 메커니즘을 깨달았다 (도 1 참조). 이 운동을 담당하는 주요 힘은 표면 텐션, 점성 항력 및 열 영상입니다.

먼저, 입자의 이동에 대한 열 구배의 효과가 연구되었다. 우리는 두 가지 별개의 체제, 즉 확산과 열 영동이 존재한다는 것을 발견했습니다. 더 작은 나노 입자의 증착은 확산력에 의해 지배되는 반면, 더 큰 나노 입자 침착은 열 영양에 의해 지시된다. 결과적으로, 더 큰 입자는 벽으로 이동하여 작은 것과 비교하여 벽 근처에 더 높은 농도를 초래합니다. 확산 입자 증착에서 열 영상적으로 지배적 인 이동으로의 전이는 서스펜션의 입자 함유 용량을 결정합니다.

열 구배가 증가함에 따라, 기원으로부터 주어진 거리에서 채널의 중심 근처의 입자의 농도가 감소한다. 주어진 서스펜션의 입자 함유 용량의 추정치는 마이크로 스케일 감금에서 나노 유체를 포함하는 다 차별적 엔지니어링 응용 분야에서 입자를 검색하는 데 적절하게 활용 될 수있다.

열 영양력은 다양한 열 구배가있는 경우, 다른 입자 크기에 대해 계산 된 온도 및 농도 필드에 기초하여 추정된다. 열 영상력은 더 큰 입자에 대한 현탁액에 대해 상당히 증가하는 것으로 관찰되었다. 또한, 열 구배가 증가함에 따라, 주어진 나노 유체에 대해 열 영상력의 현저한 증가가 있었다. 결과는 열 구배가 순수한 표면 장력 구동 수송에 비해 서스펜션 유량을 명확하게 향상 시킨다는 것을 보여줍니다 (그림 2 [오른쪽] 참조). 그러나,이 정도의 향상은 포화된다. 주어진 온도 차이 외에도 모세관 수송 속도는 크게 증가하지 않습니다. 따라서 원하는 유량에 따라 에너지 비용을 최적화 할 수 있습니다.

작업의 상당한 관련성은 광범위합니다. 사실상, 마이크로 채널에서 적용된 온도 차이와 결과적인 펌핑 속도 사이의 상관 관계를 간략하게 설명하려고 시도했다. 최첨단 전자 제품을위한 냉각 시스템 설계에 점차 채택되고 있습니다.

또한,이 연구는 국소 온도 차이가 이질적인 현탁액에서 나노 입자를 분리하기 위해 적절하게 이용 될 수 있음을 보여줍니다. 중요하게도, 적절한 온도 제어에 의해, 서스펜션의 원하는 운송 속도를 달성하여 에너지 비용을 크게 줄이고 결과적으로 엔지니어링 설계를 최적화 할 수 있습니다.

이러한 결과는 다음과 같은 기사에 설명되어있다 :최근에 Journal Advanced Powder Technology 에 발표 된 마이크로 채널에서 Nanofluid의 열 영상 구동 모세관 수송. . 이 작품은 Soumya Bandyopadhyay (Dual Degree Masters Student)와 Indian Institute of Technology Kharagpur의 Suman Chakraborty (교수)에 의해 수행되었습니다.