碳納米管制冷劑沸騰與凝結(jié)傳熱特性的研究.pdf

1、為了滿足工業(yè)高效傳熱設(shè)備的需要,近幾十年來科研人員提出了多種強(qiáng)化傳熱技術(shù),大多集中在換熱器優(yōu)化結(jié)構(gòu)的研究方面。隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展,納米流體成為強(qiáng)化傳熱技術(shù)新的研究方向。本課題通過實(shí)驗(yàn)方法研究了納米制冷劑的管內(nèi)沸騰與凝結(jié)過程宏觀傳熱特性,探索納米制冷劑的工程應(yīng)用價值。
　　 選擇以碳納米管為納米材料及以R141b為基液制冷劑,采用“兩步法”配備超聲波振蕩制備了納米制冷劑1,并用沉降、分光光度計(jì)等實(shí)驗(yàn)來考察不同種類的納米制冷劑的

2、分散穩(wěn)定性,最終選取了實(shí)驗(yàn)中穩(wěn)定性最好的制備方法,并為后期納米制冷劑的管內(nèi)沸騰與凝結(jié)傳熱特性實(shí)驗(yàn)研究做了基礎(chǔ)工作。
　　 設(shè)計(jì)并建立了管內(nèi)沸騰與凝結(jié)傳熱實(shí)驗(yàn)測試綜合平臺,并將配制0.1g/L的MWCNTs/R141b納米制冷劑在內(nèi)徑為8.12mm的水平光滑圓管內(nèi)進(jìn)行沸騰及凝結(jié)傳熱實(shí)驗(yàn)。沸騰實(shí)驗(yàn)時,光管采用電加熱絲進(jìn)行恒熱流密度加熱,實(shí)驗(yàn)測試范圍為:(1)質(zhì)量流速為95.7～382.9kg/(m2.s):(2)熱流密度為5 kW/

3、m2～20kW/m2:(3)入口干度為0.1～0.8；凝結(jié)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)管采用水冷恒熱流密度進(jìn)行冷卻,實(shí)驗(yàn)測試范圍為:(1)質(zhì)量流速為95.7～287.2kg/(m2.s)；(2)熱流密度為15kW/m2:(3)平均干度為0.2～0.8?？疾炝速|(zhì)量流速、干度及熱流密度等因素對納米制冷劑管內(nèi)沸騰及凝結(jié)傳熱的影響。
　　 沸騰實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在低質(zhì)量流速下(95.7kg/(m2.s))納米制冷劑能夠強(qiáng)化管內(nèi)沸騰傳熱,隨著流量及平均干度增加

4、,納米制冷劑強(qiáng)化傳熱的效果將會變小,甚至引起傳熱惡化。凝結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:納米制冷劑能夠強(qiáng)化管內(nèi)凝結(jié)傳熱系數(shù),但是隨著干度及質(zhì)量流速的增加,強(qiáng)化效果也逐漸變小。納米顆粒加入對強(qiáng)化沸騰傳熱的效果小于凝結(jié)傳熱效果。
　　 值得一提的是,本文在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺時,提出了一種新的硅橡膠發(fā)熱線制做工藝的方法,該工藝能夠極大的提高熱流密度承載能力,并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該工藝的可行性,研究結(jié)果表明新發(fā)熱線與原發(fā)熱線在相同的溫升情況下進(jìn)行熱流密度比較,前者是