納米流體導(dǎo)熱性能及其在熱管中應(yīng)用的研究.pdf

1、納米流體是指在液體介質(zhì)中以一定的方式和比例添加金屬或非金屬納米粒子而形成的一類新型傳熱工質(zhì)，它比傳統(tǒng)的基液具有更高的導(dǎo)熱性能。將這種納米流體應(yīng)用于傳熱元件一熱管中，將大大提高其傳熱性能。
　　 本文將CuO、Al2O3、SiO2等納米粒子添加到基液中制備成均勻、穩(wěn)定的CuO(30nm)-水、Al2O3(40nm)-水、Al2O3(65nm)-水、SiO2(30nm)-水、SiO2(30nm)-乙二醇納米流體，分析其導(dǎo)熱性能，再將

2、這些納米流體置于熱管元件內(nèi)研制納米流體熱管。本研究旨在將納米流體應(yīng)用于傳熱領(lǐng)域，拓寬納米技術(shù)的應(yīng)用范圍，探索納米技術(shù)在熱能工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)問題，對(duì)推動(dòng)高性能傳熱設(shè)備的研發(fā)起到了一定作用。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括：
　　 1．采用兩步法制備了不同體積分?jǐn)?shù)(0.1-0.5％)的CuO(30nm)-水、Al2O3(40nm)-水、Al2O3(65nm)-水、SiO2(30nm)-水、SiO2(30nm)-乙二醇納米流體。通過調(diào)節(jié)pH值、添

3、加分散劑和超聲振動(dòng)來改善納米流體懸浮液的分散穩(wěn)定性。利用zeta電位、平均粒徑、吸光度等分析方法對(duì)納米流體的懸浮穩(wěn)定性進(jìn)行表征，并獲得納米流體最佳的分散工藝。分析表明納米流體的懸浮穩(wěn)定性不僅與基液和納米粒子的屬性有關(guān)，與納米顆粒間的相互作用也有著密切的關(guān)系。
　　 2．研制了一套瞬態(tài)熱線測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)定了CuO(30nm)-水、Al2O3(40nm)-水、Al2O3(65nm)-水、SiO2(30nm)-水、SiO2(30nm)-

4、乙二醇納米流體在不同體積分?jǐn)?shù)(0.1-0.5％)、不同溫度下(25-50℃)的導(dǎo)熱系數(shù)。在此基礎(chǔ)上，分析研究了納米粒子體積分?jǐn)?shù)、尺寸、屬性、溫度及納米流體懸浮穩(wěn)定性等因素對(duì)納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的影響。結(jié)果顯示，納米流體可以顯著提高基液的導(dǎo)熱性能。但不同種類納米粒子組成的納米流體，其導(dǎo)熱系數(shù)的相對(duì)增加量是不同的。25℃時(shí)，這些納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的增加量大約為2.86-33.70％。在此基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)值和理論模型的計(jì)算值進(jìn)行比較，深入研究納米流體

5、的導(dǎo)熱機(jī)理。
　　 3．建立納米流體導(dǎo)熱系數(shù)模型，將該模型與傳統(tǒng)理論模型進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)該模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值更加旸合，具有更高的精度，其精度比傳統(tǒng)理論模型可以提高30％左右。
　　 4．建立了一套測(cè)試熱管傳熱性能的實(shí)驗(yàn)裝置。將CuO-水、Al2O3-水、SiO2-水納米流體作為熱管的換熱工質(zhì)進(jìn)行傳熱性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了三種納米流體熱管的溫度分布，并與以水作為工質(zhì)的熱管進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米流體熱管的傳熱系數(shù)比水