微膠囊相變懸浮液管內(nèi)層流強(qiáng)化傳熱性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微膠囊相變懸浮液是一種新型潛熱型功能熱流體，具有較高儲(chǔ)熱密度，可在恒定溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行儲(chǔ)放熱，同時(shí)由于相變潛熱使得有效比熱容增大以及微對(duì)流導(dǎo)致有效導(dǎo)熱系數(shù)提高，使它的對(duì)流換熱系數(shù)比單相流體顯著提高。微膠囊相變懸浮液的出現(xiàn)為建筑節(jié)能及其他需要強(qiáng)化換熱的領(lǐng)域提供了新的應(yīng)用前景。 本文提出了微膠囊相變懸浮液通過圓管層流恒熱流加熱時(shí)的對(duì)流換熱性能的實(shí)驗(yàn)方案。闡述了微膠囊相變懸浮液的強(qiáng)化換熱機(jī)理，著重分析了體積濃度c，雷諾數(shù)Re和斯蒂芬數(shù)S

2、te這三個(gè)因素對(duì)微膠囊相變懸浮液的強(qiáng)化換熱性能的影響，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中的一些現(xiàn)象和誤差進(jìn)行了分析。本文所做具體工作如下： 對(duì)近年來相關(guān)課題的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，指出了研究中有待深化的問題，確定了本課題的研究方法和研究?jī)?nèi)容。 介紹了內(nèi)層為脲醛樹脂，外層為TiO<,2>改性的雙殼層相變蓄能微膠囊的制備方法，并給出了微膠囊相變懸浮液整體物性參數(shù)的計(jì)算方法。 分析了國(guó)外幾個(gè)關(guān)于微膠囊相變懸浮液傳熱性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，并給出了

3、本課題中微膠囊相變懸浮液傳熱性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)方案；同時(shí)針對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的測(cè)試段，即不銹鋼管外側(cè)包裹的保溫層達(dá)到傳熱準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)所需要的時(shí)間進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算；最后推導(dǎo)了測(cè)試管內(nèi)壁溫度的理論解析式。 對(duì)微膠囊相變懸浮液換熱強(qiáng)化的機(jī)理做了簡(jiǎn)要介紹。就定熱流加熱條件下單相流體管內(nèi)層流換熱，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證。在微膠囊相變懸浮液的對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)中，微膠囊的體積濃度取為5﹪、10﹪、15﹪三種，熱流密度的范圍取作1051W/m<'2>～

4、3152W//m<'2>(相應(yīng)的斯蒂芬數(shù)約在1.5～9之間)，兩相流體的流量在0.0023kg/s～0.0047kg/s以內(nèi)(相應(yīng)的雷諾數(shù)大約等于400～700)。對(duì)斯蒂芬數(shù)Ste、雷諾數(shù)Re和體積濃度c這三個(gè)因素對(duì)于微膠囊相變懸浮液的換熱強(qiáng)化比η*和修正努塞爾數(shù)Nu*的影響進(jìn)行了分析；同時(shí)給出了對(duì)斯蒂芬數(shù)Ste、雷諾數(shù)Re、體積濃度c測(cè)試誤差的分析說明；最后對(duì)在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象進(jìn)行了分析討論。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在以上