Abstract Molten salt based nanofluids are involved in Thermal Energy Storage (TES) Systems, both as heat transfer fluids and energy storage materials. Rheological and wetting properties play an acute role in the handling and storage of materials and are closely related with pumping and corrosion issues. In this study the effect of nanoparticle addition on the aforementioned properties of molten salt nanofluids is investigated. The solar salt (60% NaNO3 – 40% KNO3), as well as its individual components NaNO3 and KNO3, are mixed with various concentrations of SiO2. The contact angle and viscosity are measured throughout the liquid phase. Addition of a small percentage of nanoparticles, significantly alters the contact angle and viscosity of the nanofluid. In the absence of silica all the molten salts display a linear behavior with respect to temperature. However, in the presence of nanoparticles the solar salt retains an elevated value until 300 °C in the case of the contact angle and 260 °C in the case of the viscosity, after which a steep reduction occurs. With larger concentrations of nanoparticles, this effect is shifted to higher temperatures. Similar behavior, however, is not present in the case of the NaNO3 and KNO3 individually, both of which, with the addition of nanoparticles, retain curve trends similar to their baseline cases. Further investigation, involving differential scanning calorimetry, suggests that nanoparticles delay the liquid/solid phase transition process of the molten salt mixture, which in turn affects the rheological and wetting behavior of the molten mixture.

中文翻译：

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添加SiO2纳米颗粒对日光盐润湿和流变特性的影响

摘要 基于熔盐的纳米流体作为传热流体和储能材料参与了热能储存 (TES) 系统。流变和润湿特性在材料的处理和储存中起着重要作用，并且与泵送和腐蚀问题密切相关。在这项研究中，研究了纳米颗粒添加对熔盐纳米流体的上述性质的影响。太阳盐（60% NaNO3 – 40% KNO3）及其单独的成分 NaNO3 和 KNO3 与各种浓度的 SiO2 混合。在整个液相中测量接触角和粘度。添加少量纳米颗粒，显着改变了纳米流体的接触角和粘度。在不存在二氧化硅的情况下，所有熔融盐都显示出相对于温度的线性行为。然而，在纳米粒子的存在下，太阳盐在接触角的情况下保持升高的值直到 300 °C，在粘度的情况下保持在 260 °C，此后发生急剧下降。随着纳米颗粒浓度的增加，这种效应会转移到更高的温度。然而，在单独使用 NaNO3 和 KNO3 的情况下不存在类似的行为，这两种情况在添加纳米粒子后，保留了与其基线情况相似的曲线趋势。涉及差示扫描量热法的进一步研究表明，纳米颗粒延迟了熔盐混合物的液/固相转变过程，进而影响了熔融混合物的流变学和润湿行为。然而，在纳米粒子的存在下，太阳盐在接触角的情况下保持升高的值直到 300 °C，在粘度的情况下保持在 260 °C，此后发生急剧下降。随着纳米颗粒浓度的增加，这种效应会转移到更高的温度。然而，在单独使用 NaNO3 和 KNO3 的情况下不存在类似的行为，这两种情况在添加纳米粒子后，保留了与其基线情况相似的曲线趋势。涉及差示扫描量热法的进一步研究表明，纳米颗粒延迟了熔盐混合物的液/固相转变过程，进而影响了熔融混合物的流变学和润湿行为。然而，在纳米粒子的存在下，太阳盐在接触角的情况下保持升高的值直到 300 °C，在粘度的情况下保持在 260 °C，此后发生急剧下降。随着纳米颗粒浓度的增加，这种效应会转移到更高的温度。然而，在单独使用 NaNO3 和 KNO3 的情况下不存在类似的行为，这两种情况在添加纳米粒子后，保留了与其基线情况相似的曲线趋势。涉及差示扫描量热法的进一步研究表明，纳米颗粒延迟了熔盐混合物的液/固相转变过程，进而影响了熔融混合物的流变学和润湿行为。在纳米粒子存在的情况下，太阳盐在接触角的情况下保持升高的值直到 300 °C，在粘度的情况下为 260 °C，此后发生急剧下降。随着纳米颗粒浓度的增加，这种效应会转移到更高的温度。然而，在单独使用 NaNO3 和 KNO3 的情况下不存在类似的行为，这两种情况在添加纳米粒子后，保留了与其基线情况相似的曲线趋势。涉及差示扫描量热法的进一步研究表明，纳米颗粒延迟了熔盐混合物的液/固相转变过程，进而影响了熔融混合物的流变学和润湿行为。在纳米粒子存在的情况下，太阳盐在接触角的情况下保持升高的值直到 300 °C，在粘度的情况下为 260 °C，此后发生急剧下降。随着纳米颗粒浓度的增加，这种效应会转移到更高的温度。然而，在单独使用 NaNO3 和 KNO3 的情况下不存在类似的行为，这两种情况在添加纳米粒子后，保留了与其基线情况相似的曲线趋势。涉及差示扫描量热法的进一步研究表明，纳米颗粒延迟了熔盐混合物的液/固相转变过程，进而影响了熔融混合物的流变学和润湿行为。随着纳米颗粒浓度的增加，这种效应会转移到更高的温度。然而，在单独使用 NaNO3 和 KNO3 的情况下不存在类似的行为，这两种情况在添加纳米粒子后，保留了与其基线情况相似的曲线趋势。涉及差示扫描量热法的进一步研究表明，纳米颗粒延迟了熔盐混合物的液/固相转变过程，进而影响了熔融混合物的流变学和润湿行为。随着纳米颗粒浓度的增加，这种效应会转移到更高的温度。然而，在单独使用 NaNO3 和 KNO3 的情况下不存在类似的行为，这两种情况在添加纳米粒子后，保留了与其基线情况相似的曲线趋势。涉及差示扫描量热法的进一步研究表明，纳米颗粒延迟了熔盐混合物的液/固相转变过程，进而影响了熔融混合物的流变学和润湿行为。