नेनोफ्लुइड | इसके 'सभी महत्वपूर्ण अवधारणाएँ

निम्नलिखित सामग्री इस लेख में बताई गई हैं:

  • नेनोफ्लुइड परिभाषा | नैनोफ्लूड क्या है?
  • आधार द्रव क्या है?
  • आप एक नैनोफ्लूड कैसे बनाते हैं?
  • हाइब्रिड नैनोफ्लूड क्या है?
  • नैनोफ्लूड के उपयोग | नैनोफ्लुइड के अनुप्रयोग
  • नैनोफ्लुइड और इसके पॉपर्टीज के प्रकार

नेनोफ्लुइड परिभाषा | नैनोफ्लुइड क्या है?

नैनोफ्लुइड तरल पदार्थ है जिसमें नैनोसाइज्ड कणों (1-100 एनएम) के साथ बेस तरल पदार्थ होता है। इस प्रकार के अध्ययनों में उपयोग किए जाने वाले नैनो पार्टिकल्स अधिक ऊष्मा अंतरण की अनुमति देकर धातु या धातु ऑक्साइड, चालन और संवहन को बढ़ाते हैं। पिछले कुछ वर्षों में, नैनो-प्रौद्योगिकी में उच्च-गति की प्रगति ने नई पीढ़ी के कूलेंट का उदय किया है नैनफ्लुइड.

आइए उदाहरण लें, नीचे दिए गए आंकड़े की जांच करें। CuO (धातु ऑक्साइड) नैनोकणों को 0.25% CuO के आयतन अंश के साथ नैनोफ्लूड बनाने के लिए जोड़ा जाता है। नैनोकणों को आसुत जल (आधार द्रव) में फैलाया जाता है। सर्फेक्टेंट सोडियम डोडेसिल सल्फेट (एसडीएस) नैनोकणों की स्थिरता के लिए नैनोफ्लूड में मिलाया जाता है।

चित्रा 1. नैनोफ्लुइड
CuO नैनोफ्लुइड

आधार द्रव क्या है?

नैनोकणों को कुछ साधारण तरल शीतलक जैसे कि आसुत जल, एथिलीन ग्लाइकॉल, तेल, रेफ्रिजरेंट आदि में निलंबित कर दिया जाता है। व्यापक रूप से इस्तेमाल होने वाले साधारण शीतलक को आधार द्रव के रूप में जाना जाता है।

आपने ध्यान दिया होगा कि मैकेनिक आपके कार रेडिएटर में कूलेंट बदल रहा है या डाल रहा है। क्या आपको इसका रंग याद है? हाँ, यह हरा है। वह हरे रंग का तरल पदार्थ (शीतलक) इथाइलीन ग्लाइकॉल है।

आइए जानते हैं आधार द्रव तेल के बारे में। आपने अपनी कार या बाइक से मैकेनिक बदलने वाला तेल देखा होगा। यह स्नेहन और पारेषण प्रणाली तेल है। इस तरह का तेल नैनोफ्लुइड तैयारी के लिए आधार तरल हो सकता है।

आप एक नैनोफ्लूड कैसे बनाते हैं?

                नैनोफ्लुइड की तैयारी दो व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधियों का पालन करके संभव हो सकती है। यह चुंबकीय तरल पदार्थ और सॉनेटेटर के साथ बेस फ्लुइड में नैनोकणों को फैलाकर तैयार किया जाता है, जैसा कि "नैनोफ्लुइड की तैयारी: सोनिकेटर" में दिखाया गया है।

                बेसफ्लुइड में कणों को फैलाने के लिए दो प्रकार के स्टिरर का उपयोग किया जाता है, एक चुंबकीय है और दूसरा यांत्रिक है। उचित फैलाव के लिए अल्ट्रासोनिक सॉनिकेटर नामक एक अन्य लैब उपकरण की भी आवश्यकता होती है।

नैनोफ्लुइड | इसकी 'सभी महत्वपूर्ण अवधारणाएँ'
नैनोफ्लुइड की तैयारी: चुंबकीय सिरप

नैनोफ्लुइड | इसकी 'सभी महत्वपूर्ण अवधारणाएँ'
नैनोफ्लुइड की तैयारी: सोनिकेटर

दो-चरण विधि

दो-चरण प्रक्रिया नैनोफ्लूड तैयार करने के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि है। रासायनिक और भौतिक peocesses नैनोकणों के सूखे पाउडर का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

कणों के पाउडर को आधार द्रव में मिलाया जाता है। दूसरा चरण गहन चुंबकीय बल आंदोलन या अल्ट्रासोनिक आंदोलन हो सकता है। द्वि-चरणीय प्रक्रिया थोक पर नैनोफ्लुइड का उत्पादन करने के लिए आर्थिक प्रक्रिया है क्योंकि नैनो द्रव की आवश्यकताएं नए अनुप्रयोगों के साथ बढ़ रही हैं।

नैनोफ्लुइड में सर्फेक्टेंट का उपयोग

नैनोकणों में सतह की बड़ी सतह और सतह की गतिविधि होती है जो कुल को ले जाती है। अच्छी स्थिरता प्राप्त करने के लिए सर्फेक्टेंट का उपयोग सुविधाजनक तरीका है। हालांकि, उच्च तापमान के तहत सर्फेक्टेंट की कार्यक्षमता भी एक बड़ा मुद्दा है, खासकर उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए।

एक कदम विधि

ईस्टमैन ने वाष्प संघनन की एक-चरण विधि का सुझाव दिया। यह नैनोकणों के ढेर को सीमित करने के लिए Cu / एथिलीन ग्लाइकॉल (EG) नैनोफ्लुइड तैयार करने के लिए उपयोग किया जाता है।

एक-चरणीय तैयारी विधि का उपयोग द्रव में कणों को फैलाने से बचता है। इस पद्धति में कुछ फ़ंक्शन की आवश्यकता नहीं होती है। यह विधि कणों के सूखने, सामग्री के भंडारण और प्रसार को समाप्त करती है। एग्लोमेशन एक-स्टेप विधि में सीमित है। यह नैनोफ्लूड की स्थिरता को भी बढ़ाता है।

निर्वात विधि - SANSS

 (पूर्ण फॉर्म

यह अच्छी दक्षता के साथ नैनोफ्लूड की तैयारी विधि में से एक है। इस पद्धति में विभिन्न ढांकता हुआ द्रव का उपयोग किया जाता है

नैनोकणों की आकृति भिन्न भिन्न प्रकार की होती है। प्रक्रिया अवांछित कण एकत्रीकरण से काफी हद तक बचा लेती है। इस पद्धति के कुछ नुकसान हैं। नैनोफ्लूड में कुछ अभिकारक मौजूद रहते हैं।

एक हाइब्रिड नैनोफ्लिड क्या है?

एक संकर सामग्री दो या अधिक सामग्रियों के भौतिक और रासायनिक गुणों का एक संयोजन है। दो या दो से अधिक नैनोकणों को व्यक्तिगत अनुप्रयोगों के लिए वांछित गुण प्राप्त करने के लिए एक आधार तरल पदार्थ में फैलाया जाता है। दो या दो से अधिक समान या भिन्न नैनोकणों के साथ नैनोफ्लुइड का निर्माण हाइब्रिड नैनोफ्लुइड के रूप में लोकप्रिय है। हाइब्रिड नैनोफ्लिड पर काम बड़े पैमाने पर नहीं किया गया है।

हाइब्रिड नैनोफ्लिड पर कई प्रायोगिक अध्ययन किए जाने बाकी हैं। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले हाइब्रिड नैनोफ्लुइड्स अल हैं2O3/ सीयू, अल2O3/ CNT, Cu / TiO2, CNT / Fe3O4, इत्यादि

हाइब्रिड नैनोफ्लूड थर्मल इंजीनियरिंग शोधकर्ता के लिए एक नया अनुसंधान क्षेत्र है, जो शीतलन प्रणाली को बढ़ाता है।

नैनोफ्लूड का उपयोग

                Nanofluid का उपयोग विभिन्न विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। ये उपयोग ऊर्जा हस्तांतरण को पूरी तरह से प्रभावित नहीं करते हैं, वे पारंपरिक ईंधन, विद्युत ऊर्जा या गैस की बुनियादी आवश्यकता को कम कर सकते हैं। आइए नैनोफ्लुइड्स के कुछ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग पढ़ें

इलेक्ट्रॉनिक उपकरण ठंडा

               इलेक्ट्रॉनिक्स पर चल रहे शोध से पता चलता है कि नैनोफ्लुइड का उपयोग बेहतर गर्मी हस्तांतरण कर सकता है। वाष्प कक्ष बेहतर गर्मी हस्तांतरण के लिए इसमें नैनोफ्लुइड का उपयोग कर रहा है।

बिजली जनरेटर में जैकेट-पानी का तरल पदार्थ

               सभी ऑटोमोबाइल वाहनों में मशीनरी स्पेस का प्रबंधन मुख्य समस्या है। घटक का आकार (शीतलन) तभी कम किया जा सकता है जब हम भागों के गर्मी हस्तांतरण प्रदर्शन में सुधार करें। नैनोफ्लुइड भाग के प्रदर्शन में सुधार और कॉम्पैक्टनेस विकसित करने के विकल्पों में से एक है।

सौर ऊर्जा - तापीय ऊर्जा प्रणाली

                सौर विकिरण को अवशोषित करने के लिए, कार्यशील तरल सौर तापीय ऊर्जा प्रणाली से गुजरता है। द्रव द्वारा अवशोषित ऊर्जा को अन्य उद्देश्यों के लिए हीट एक्सचेंजर में भेजा जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ द्वारा अवशोषित सौर ऊर्जा को आमतौर पर अन्य अनुप्रयोगों के लिए हीट एक्सचेंजर में स्थानांतरित किया जाता है।

ट्रांसफार्मर में ठंडा तेल

                ट्रांसफार्मर बिजली पारेषण विद्युत उपकरण है। ट्रांसफार्मर में उत्पन्न गर्मी को तेल द्वारा अवशोषित किया जाता है। अगर हम ठंडा तेल में नैनोपार्टिकल मिलाते हैं। ट्रांसफार्मर के प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है।

गर्मी हस्तांतरण बढ़ाने के क्षेत्र में नैनोफ्लूड का अन्य उपयोग:

प्रशीतन प्रक्रिया

                प्रशीतन प्रक्रिया विभिन्न थर्मोडायनामिक चक्रों पर काम कर रही है। इस प्रक्रिया में काम करने वाला द्रव रेफ्रिजरेंट है। कुछ रेफ्रिजरेंट के तापीय गुणों को नैनोकणों के उपयोग से सुधारा जा सकता है।

शीतलन परमाणु ऊर्जा की प्रणाली

                नाभिकीय विखंडन में भारी मात्रा में ऊष्मा उत्पन्न होती है। सिस्टम में उचित शीतलन की व्यवस्था करना आवश्यक है। नैनो द्रव अग्रिम तरल है जिसे परमाणु शीतलन प्रणाली में उपयोग किया जा सकता है।

नैनोफ्लूड के प्रकार

नैनोफ्लुइड के प्रकार विभिन्न प्रकार के नैनोकणों और आधार तरल पदार्थों के उपयोग पर निर्भर हैं। शुद्ध धातु, धातु ऑक्साइड और कार्बाइड-आधारित नैनोपार्टिकल्स जैसे तीन प्रकार के नैनोकण हैं। ये कण पानी, पानी / इथाइलीन ग्लाइकॉल, तेल, एथिलीन ग्लाइकॉल आदि जैसे आधार तरल पदार्थों के विभिन्न विकल्पों में बिखरे हुए हैं।

शुद्ध धातुधातु आक्साइडकरबैड
AlAl2O3हीरा
CuCuOसीसा
FeFe2O3, फे3O4एकल दीवार नैनोट्यूब
AgAg2Oमल्टीवैल नैनोट्यूब
Znजेडएनओ 
TiTiO2 

नैनोफ्लुइड के गुण

थर्मल चालकता नैनोफ्लुइड के लिए गर्मी हस्तांतरण से संबंधित महत्वपूर्ण संपत्ति में से एक है। यह मानक शीतलन तरल की तुलना में उच्च तापीय चालकता है, यह कई अनुप्रयोगों के लिए एक आवश्यक विशेषता है। एथिलीन ग्लाइकोल के साथ तांबे नैनोकणों के उपयोग से आधार तरल पदार्थ की तुलना में तापीय चालकता में 40% की वृद्धि होती है।

सभी प्रक्रियाएं इंगित करती हैं कि किसी भी उपकरण में उचित शीतलन प्रणाली के लिए तापीय चालकता बुनियादी है। शीतलन प्रणाली में, एक बड़े सतह क्षेत्र और उच्च तापीय चालकता को इस गर्मी हस्तांतरण सुधार के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है।

तापीय चालकता में सुधार के लिए सतह क्षेत्र और आयतन का अनुपात मुख्य मानदंड है। छोटे आकार के नैनोकणों का उपयोग करके इस राशन को बढ़ाया जा सकता है। थर्मल चालकता कणों की उच्च सांद्रता का उपयोग करके उठाया जाता है।

घनत्व, चिपचिपाहट, विशिष्ट गर्मी, तापीय चालकता जैसे गुण आधार द्रव के लिए अच्छी तरह से जाने जाते हैं। विभिन्न शोधकर्ताओं द्वारा सुझाए गए सहसंबंधों द्वारा नैनोफ्लुइड के गुणों की सैद्धांतिक रूप से गणना की जा सकती है। इन गुणों को प्रयोगशाला में प्रयोगात्मक रूप से कई उपकरणों के साथ मापा जा सकता है।

नैनोफ्लुइड के घनत्व की गणना सहसंबंध के रूप में की जा सकती है  

\ rho_ {n} f = (1- \ Phi) \ rho_ {b} f + \ Phi {\ rho_ {p}}

कहा पे ρpऔर ρbfक्रमशः नैनोपार्टिकल्स के घनत्व और आधार द्रव हैं, और фबेस फ्लुइड में फैले नैनोकणों की मात्रा सघनता (% w / w) है। मजबूत द्रव संयोजन के विचार के अनुसार, नैनोफ्लुइड की विशिष्ट ऊष्मा को साथ दिया जाता है:

{C} p_ {nf} = \ quad \ frac {(1- \ phi) {\ rho} _ {bf} \ quad {Cp} _ {bf} + \ phi \ quad {\ rho} _ {{}} Cp} _ {p}} {{\ _ rho} _ {nf}}

कहा पे cppऔर cpbf, क्रमशः नैनोपार्टिकल्स और बेस फ्लुइड की विशिष्ट ऊष्मा हैं। नैनोफ्लुइड की चिपचिपाहट निम्नलिखित समीकरण से प्राप्त की जा सकती है:

{[mu} _ {nf} = {\ _ mu} _ {bf} (1 + a \ phi)

क्रेडिट आइंस्टीन 1906

 a चिपचिपापन समीकरण में स्थिर है और चिपचिपाहट की गणना करने के लिए इसका मूल्य 14.4150 है। यह सूत्र मूल रूप से द्रव में कण की ब्राउनियन गति के लिए दिया गया है। नैनोफ्लूड की तापीय चालकता की गणना के लिए एक प्रसिद्ध सूत्र कांग मॉडल है जिसे निम्नलिखित रूप में व्यक्त किया गया है:

K_ {nf} = \ quad {K} _ {bf} \ frac {{K} _ {p} + (n-1) {K} _ {bf} - \ phi \ quad (n-1) \ quad ( {K} _ {bf} - {K} _ {p})} {{K} _ {p} + (n-1) {K} _ {bf} + \ phi \ quad ({K} _ {bf) } - {K} _ {p})}

क्रेडिट हैमिल्टन और क्रॉसर (1962)

सवाल और जवाब

नैनोफ्लुइड क्या है?

यह एक अग्रिम तरल पदार्थ है। यह बेस तरल पदार्थ में नैनोकणों को फैलाकर तैयार किया जाता है।

आधार द्रव क्या है?

 आधार द्रव पारंपरिक शीतलक तरल है। इसका उपयोग नैनोफ्लुइड तैयार करने के लिए किया जाता है।

नैनोफ्लुइड तैयार करने के लिए कुछ आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले नैनोकणों के उदाहरण दें।

आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले नैनोपार्टिकल्स कॉपर (Cu), एल्युमिनियम (Al), आयरन (Fe), Aluminium ऑक्साइड (Al) होते हैं2O3), कॉपर ऑक्साइड (CuO), टाइटेनियम ऑक्साइड (TiO)2 ), आदि.

नैनोफ्लुइड की व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली तैयारी विधियाँ क्या हैं?

व्यापक रूप से नीचे वर्णित दो तरीके हैं:

  1. दो-चरण विधि
  2. एक कदम विधि

नैनोफ्लुइड की स्थिरता क्या है?

स्थिरता को कहा जा सकता है कि कण कब तक आधार द्रव में बिखरे रहते हैं। तकनीकी रूप से, उच्च स्थिर नेनोफ्लुइड वह है जो कम अवसादन है।

नैनोफ्लुइड की तैयारी में सर्फैक्टेंट का उपयोग क्या है?

सर्फटेक्टेंट का उपयोग इसकी स्थिरता बढ़ाने के लिए नैनोफ्लुइड में किया जाता है। आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला सर्फैक्टेंट सोडियम डोडेसिल सल्फेट (एसडीएस) है।

हाइब्रिड नैनोफ्लूड एक नया शोध विषय क्यों बन गया?

व्यक्तिगत एप्लिकेशन को सामग्री के वांछित गुणों की आवश्यकता होती है। नैनोफ्लुइड में संभावित गुणों को प्राप्त करने के लिए, आधार द्रव में एक से अधिक नैनोकणों को जोड़ा जाता है।

क्यों नैनोफ्लुइड के उपयोग ने गर्मी हस्तांतरण को बढ़ाया है?

नैनोफ्लूड एक उच्च तरल चालकता वाला एक उन्नत तरल पदार्थ है क्योंकि नैनोसाइज्ड कण गर्मी हस्तांतरण करने के लिए अधिक सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं।

नैनोफ्लुइड हीट एक्सचेंजर के आकार को कैसे कम कर सकता है?

हीट एक्सचेंजर में उपयोग किए जाने वाले कन्वेंशन कूलेंट में नैनोफ्लिड की तुलना में कम गर्मी हस्तांतरण दिखाया गया है। नैनोफ्लूड के उपयोग के लिए पारंपरिक शीतलक की तुलना में आनुपातिक रूप से कम आकार के हीट एक्सचेंजर की आवश्यकता होती है।

निष्कर्ष

                यह लेख नैनोफ्लूड के बुनियादी परिचय, नैनोफ्लुइड की तैयारी, नैनोफ्लुइड के अनुप्रयोग और नैनोफ्लुइड के गुणों के बारे में है। हाल ही में, यह गर्मी हस्तांतरण अनुप्रयोगों में अग्रिम शीतलक है। नैनोफ्लूड का दायरा वर्तमान नैनो टेक्नोलॉजी की दुनिया में बहुत बड़ा है। नैनोफ्लूड और इसके अनुप्रयोग परियोजना के काम के लिए छात्रों और शोधकर्ता के लिए एक अच्छा विषय हो सकते हैं।

इसके बारे में अधिक जानकारी के लिए, कृपया देखें यहां क्लिक करे

नैनोफ्लुइड और गर्मी हस्तांतरण से संबंधित अधिक विषय, कृपया यहां क्लिक करे

दीपक कुमार जैनिक के बारे में

नैनोफ्लुइड | इसकी 'सभी महत्वपूर्ण अवधारणाएँ'मैं दीपक कुमार जानी हूं, जो मैकेनिकल-रिन्यूएबल एनर्जी में पीएचडी कर रहा हूं। मेरे पास पांच साल का शिक्षण और दो साल का शोध अनुभव है। मेरी रुचि के विषय क्षेत्र थर्मल इंजीनियरिंग, ऑटोमोबाइल इंजीनियरिंग, मैकेनिकल मापन, इंजीनियरिंग ड्राइंग, द्रव यांत्रिकी आदि हैं। मैंने "बिजली उत्पादन के लिए हरित ऊर्जा के संकरण" पर एक पेटेंट दायर किया है। मेरे 17 शोध पत्र और दो पुस्तकें प्रकाशित हो चुकी हैं।
मुझे लैम्ब्डेजेक्स का हिस्सा बनकर खुशी हो रही है और मैं अपनी कुछ विशेषज्ञता को पाठकों के साथ सरल तरीके से पेश करना चाहता हूं।
शिक्षाविदों और अनुसंधान के अलावा, मुझे प्रकृति में घूमना, प्रकृति पर कब्जा करना और लोगों में प्रकृति के बारे में जागरूकता पैदा करना पसंद है।
आइए लिंक्डइन के माध्यम से जुड़ें - https://www.linkedin.com/in/jani-deepak-b0558748/।
"प्रकृति से निमंत्रण" के संबंध में मेरा यू-ट्यूब चैनल भी देखें।

एक टिप्पणी छोड़ दो

आपका ईमेल पता प्रकाशित नहीं किया जाएगा। आवश्यक फ़ील्ड चिन्हित हैं *

en English
X