納米流體強化傳熱特性的理論及實驗研究.pdf

1、納米流體是指以一定的方式和比例，在液體介質(zhì)中添加納米級的金屬或非金屬粒子形成的一類新型傳熱工質(zhì)。其在許多領(lǐng)域，如能源、化工、電力、微電子等，具有誘人的應(yīng)用前景。本文從ZrO2/水、CaCO3/水納米流體的制備及其穩(wěn)定性、輸運參數(shù)、管內(nèi)流動與傳熱特性的實驗研究與數(shù)值模擬等幾個方面研究了納米流體強化傳熱的機理和性能，為后續(xù)應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 采用兩步法制備了不同百分比濃度的ZrO2/水、CaCO3/水納米流體，并采用添加分散劑、超聲振

2、動和調(diào)節(jié)pH值等方法，制備得到懸浮穩(wěn)定的納米流體。同時分析了納米流體的穩(wěn)定性不僅與納米粒子和基液的性質(zhì)有關(guān)，還與納米顆粒間的相互作用力有著密切的聯(lián)系。 采用落球粘度計測量了不同配比的ZrO2/水、CaCO3/水納米流體的粘度，并將實驗測量結(jié)果與固液懸浮液傳統(tǒng)公式進行比較。實驗結(jié)果表明，納米粒子的加入改變了納米流體的粘度，納米粒子的種類、尺度、形狀以及體積份額都是影響納米流體粘度的因素。并從布朗運動與微對流、固液界面的液膜層以及顆

3、粒團聚三個方面，分析了納米流體強化導(dǎo)熱性能的機理。 測試了不同粒子濃度的ZrO2/水、CaCO3/水納米流體在Re=3000～17000范圍內(nèi)的對流換熱系數(shù)。實驗結(jié)果表明，在液體中添加納米粒子增大了液體的管內(nèi)對流換熱系數(shù)，增加了液體的傳熱效果。同時，粒子濃度、粒子種類、流體的流動狀態(tài)是影響納米流體強化對流換熱的重要因素。 本文采用兩相流混合模型模擬了納米流體管內(nèi)流動與換熱情況。從溫度場、速度場、湍流強度以及Nu等方面分析