納米流體強(qiáng)化傳熱特性的理論及實(shí)驗(yàn)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(jí)的金屬或非金屬粒子形成的一類(lèi)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(yùn)參數(shù)、管內(nèi)流動(dòng)與傳熱特性的實(shí)驗(yàn)研究與數(shù)值模擬等幾個(gè)方面研究了納米流體強(qiáng)化傳熱的機(jī)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(dòng)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(shí)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(jì)測(cè)量了不同配比的ZrO2/水、CaCO3/水納米流體的粘度，并將實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與固液懸浮液傳統(tǒng)公式進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)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(lèi)、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(yùn)動(dòng)與微對(duì)流、固液界面的液膜層以及顆

3、粒團(tuán)聚三個(gè)方面，分析了納米流體強(qiáng)化導(dǎo)熱性能的機(jī)理。 測(cè)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(duì)流換熱系數(shù)。實(shí)驗(yàn)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(duì)流換熱系數(shù)，增加了液體的傳熱效果。同時(shí)，粒子濃度、粒子種類(lèi)、流體的流動(dòng)狀態(tài)是影響納米流體強(qiáng)化對(duì)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(dòng)與換熱情況。從溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、湍流強(qiáng)度以及Nu等方面分析