納米流體強化傾斜微槽道熱管換熱特性的實驗研究.pdf

1、本文對使用納米流體為傳熱工質的傾斜軸向微槽道熱管的傳熱特性進行了實驗研究,考察納米流體對此類熱管的強化效果。分析了納米流體的濃度、熱管工作壓力、熱管傾斜角度、納米顆粒種類、冷卻條件等因素對熱管蒸發(fā)、冷凝換熱系數(shù)、總熱阻及最大傳熱量的影響。此外,還研究了使用納米流體后熱管內壁的表面特性。實驗結果表明:(1)使用Cu納米流體為工質的強化微槽道熱管比傳統(tǒng)的使用去離子水為工質的熱管具有更均勻的壁面溫度分布,蒸發(fā)、冷凝換熱系數(shù)均大幅增加,總熱阻降

2、低,且最大熱流密度大幅升高。(2)納米流體濃度對微槽道熱管的換熱性能和最大熱流密度均有明顯的影響。Cu納米流體強化微槽道熱管存在最佳濃度,本實驗中Cu納米流體的最佳質量濃度為1 wt％。(3)納米流體的強化作用在低壓工況下更顯著。當熱管的工作壓力為7.45 kPa,納米流體在最佳濃度1 wt%時,納米流體強化微槽道熱管的蒸發(fā)、冷凝換熱系數(shù)相比去離子水為工質的熱管平均增加了60%,熱管的總熱阻平均減小25%,最大熱流密度平均增加了55%。

3、(4)微槽道熱管的傾斜角度對熱管性能強化作用明顯。在熱管傾斜時,不僅蒸發(fā)、冷凝換熱系數(shù)相較于水平熱管大幅增加,平均增加了70%,總熱阻大幅減小,平均減小了33%,最大熱流密度也平均增加了一倍。并且,微槽道熱管的換熱性能在接近豎直時達到最佳,本實驗的最佳傾斜角度是75°。(5)不同的顆粒種類對傾斜微槽道熱管的強化作用是不同的,由于本身的導熱系數(shù)等原因,Cu納米流體比CuO納米流體對微槽道熱管的換熱性能的強化作用更顯著。(6)定冷卻條件下,

4、隨著加熱功率的增加,熱管的穩(wěn)定溫度逐漸升高。冷卻水流量一定的情況下,冷卻水溫度越低,相同加熱功率下,熱管的穩(wěn)定工作溫度越低。(7)納米流體強化微槽道熱管的動態(tài)啟動時間比使用去離子水為工質的微槽道熱管啟動時間優(yōu)化,最大啟動功率也提高。熱管的動態(tài)啟動最大啟動功率小于穩(wěn)態(tài)啟動工況的最大啟動功率。(8)實驗后實驗段內壁表面會形成一層均勻的沉積層。此沉積層能使熱管的換熱得到強化。因此,納米流體為工質的強化傾斜微槽道熱管在低壓下運行可以顯著提高換熱