การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของนาโนฟลูอิดโดยปริมาณไททาเนียมไดออกไซด์, CTAB และอุณหภูมิ

Abstract

ปัจจุบันการเพิ่มประสิทธิภาพให้กับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการที่สูงและใช้ระยะเวลานาน จึงมีการพัฒนาของไหล นาโนฟลูอิด เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้กับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ในงานวิจัยนี้ทำการศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิต่อเสถียรภาพของนาโนฟลูอิดที่มีอนุภาคไททาเนียมไดออกไซด์ที่มีขายทางการค้า (Degussa P25) แขวนลอยเท่ากับ 1.0, 2.0, และ 3.0% โดยปริมาตรผสมกับน้ำที่มีปริมาณความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว Cetyl trimethyl Ammonium Bromide (CTAB) เท่ากับ 0, 0.3, 0.6, 1.0, และ 1.3 เท่า CMC ผ่านการสั่นด้วยเครื่องสั่นความถี่สูง (Ultrasonic) เป็นเวลา 15 นาที ในการทดลองนี้จะใช้ปริมาณอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ที่แขวนลอยในนาโนฟลูอิดภายหลังกระบวนการตั้งทิ้งไว้ให้ตกตะกอน 7 ชั่วโมงสำหรับระบุค่าเสถียรภาพของนาโนฟลูอิด พบว่านาโนฟลูอิดที่มีอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์แขวนลอยเท่ากับ 1% (v/v) ผสมกับน้ำที่มีปริมาณความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิว CTAB 0.6 เท่า CMC ที่อุณหภูมิ 60 °C เสถียรภาพสูงที่สุดที่ 87.4% หรือมากกว่านาโนฟลูอิดที่เตรียม ณ สภาวะเดียวกันโดยปราศจากสารลดแรงตึงผิว 1.16 เท่า เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นทำให้อนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์มีพลังงานจลน์เพิ่มมากขึ้น ส่งผลให้แรงกระทำต่ออนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ดังกล่าว ในส่วนของ Eleatrostatic force มีอิทธิพลมากกว่า Attractive force อนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ภายในนาโนฟลูอิดจึงมีการกระจายตัวที่ดี นาโนฟลูอิดจึงมีเสถียรภาพสูง The optimization of heat exchanger in a process nowadays is expensive and time consuming. So we have developed the new type of fluids called “Nanofluid” to increase efficiency of heat exchangers. This research studied the impacts of temperature and the amount of commercial nanoparticle titanium dioxide (Degussa P25) at volumetric ratio of TiO2/water (1.0, 2.0, and 3.0% (v/v)) with CTAB (Cetyl trimethyl Ammonium Bromide) surfactant at different concemtrations (0, 0.3, 0.6, 1.0 and 1.3 CMC) after the sonication with ultrasonic 15 minutes. The stability of nanofluid was examined by sedimentation after 7 hours to obtain a certain concentration of nanofluid that stabilized in 20 cm. superior region. The results showed that nanofluid containing the volumetric ratio of TiO2/water 1.0% (v/v) with 0.6 CMC of CTAB concentration exhibited the highest stability at 87.4% which was 1.16 times comparing to nanofluid without CTAB. This is probably because increasing temperature result in raising the kinetic energy of individual TiO2 particle and stimulating their collision behavior. This collision behavior may cause a suitable region that electrostatic repulsion force is more important than attractive force to stabilize and disperse TiO2 particles well.