珠狀納米流體蒸發(fā)過程形態(tài)變化的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、納米流體作為一種新的傳熱工質(zhì)，擁有更大的導(dǎo)熱系數(shù)和更好的傳熱性能，具有廣闊的應(yīng)用前景和價(jià)值；液滴沖擊和噴淋冷卻以液滴蒸發(fā)為基礎(chǔ)，具有工質(zhì)需求量小、散熱均勻、散熱能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此最新的傳熱工質(zhì)和最優(yōu)的傳熱方式相結(jié)合對(duì)冷卻技術(shù)的應(yīng)用和改進(jìn)優(yōu)化有著重要的實(shí)踐性意義。本文采用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)珠狀納米流體液滴固著在不同親疏水性加熱板上的蒸發(fā)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，分析影響液滴蒸發(fā)速率的因素。
　　本文采用體積分?jǐn)?shù)為5％，顆粒直徑分別為5nm和20n

2、m的TiO2水基納米流體，運(yùn)用視頻接觸角測(cè)量?jī)x觀測(cè)記錄了兩種粒徑的納米流體在親水性玻璃板上蒸發(fā)特性，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)整個(gè)蒸發(fā)過程，兩種液滴的動(dòng)態(tài)特性主要集中在兩個(gè)階段，溫度對(duì)兩個(gè)階段的蒸發(fā)模式有著直接的影響。5nm粒徑的納米流體液滴在整個(gè)溫度范圍內(nèi)第一階段處于黏著的鎖定狀態(tài)，在第二階段處于滑移的解鎖狀態(tài)，隨著溫度的增加，第一階段的鎖定時(shí)長(zhǎng)在整個(gè)液滴生命周期的比例增加，即溫度越高，液滴在三相接觸線處的鎖定效果越明顯。20nm粒徑的納米流體液滴在第

3、一階段接觸角和接觸直徑隨時(shí)間逐漸減小，在第二階段接觸直徑繼續(xù)減小接觸角隨蒸發(fā)的進(jìn)行逐漸增大，加熱板溫度愈高接觸角增大的幅度愈高。兩種液滴在低溫（40℃-60℃）情況下蒸發(fā)速率幾乎相同，在中等溫度（65℃-80℃）下第一階段的蒸發(fā)速率相差無(wú)幾，第二階段5nm粒徑的液滴蒸發(fā)速率高于20nm粒徑液滴，在高溫（85℃-105℃）情況下，前者速率明顯領(lǐng)先于后者。在實(shí)驗(yàn)中考慮了加熱板的親疏水性，對(duì)20nm粒徑的納米流體在玻璃表面、聚四氟乙烯表面不銹

4、鋼表面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)液滴在聚四氟乙烯表面的蒸發(fā)形態(tài)受溫度的影響較小，整個(gè)過程保持著接觸直徑不變接觸角隨時(shí)間不斷減小的鎖定階段，且鎖定時(shí)長(zhǎng)占整個(gè)蒸發(fā)周期的80%；不銹鋼表面則表現(xiàn)出了不確定性和隨機(jī)性。三種加熱板上的蒸發(fā)速率在低溫和中等溫度范圍內(nèi)遵循玻璃表面最大，不銹鋼次之，聚四氟乙烯表面最小的規(guī)律，而在高溫范圍內(nèi)則為不銹鋼表面最大，不銹鋼表面次之，聚四氟乙烯表面最小的規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上由液滴蒸發(fā)過程中的常接觸角模型和常接觸直徑模型理論推