納米流體對流換熱實驗研究.pdf

1、納米流體，即把金屬或非金屬納米粉體分散到水、醇、油等傳統(tǒng)換熱介質(zhì)中，制備成均勻、穩(wěn)定、高導(dǎo)熱的新型換熱介質(zhì)，這是納米技術(shù)應(yīng)用于熱能工程這一傳統(tǒng)領(lǐng)域的創(chuàng)新性的研究。納米流體作為一種新型傳熱工質(zhì)將廣泛應(yīng)用于冶金、車輛、航天航空、船舶、電子等領(lǐng)域，對于提高熱交換系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性和小型化有重要的意義，具有廣闊的應(yīng)用前景和潛在的巨大經(jīng)濟(jì)價值。本文主要針對納米流體對流換熱方面進(jìn)行實驗研究。
　　 利用兩步法配制了質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.O％的Ti

2、O2-DW納米流體，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％的MgO-DW納米流體以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％的ATO(Antimony Doped Tin Oxide)-DW納米流體，其他配比份額的納米流體經(jīng)過稀釋完成，經(jīng)過分析，各種納米流體分散較均勻，穩(wěn)定性良好，滿足實驗要求。采用經(jīng)驗公式對三種納米流體不同份額的情況下的導(dǎo)熱系數(shù)分別進(jìn)行計算，經(jīng)分析，液體中添加納米顆粒使其導(dǎo)熱系數(shù)增大，而且隨著納米流體中納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不斷增大，納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)呈不斷增大趨

3、勢。
　　 自行建立了納米流體對流換熱實驗測試系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)試，使得整體實驗裝置精度控制在8％以下，滿足實驗要求。本文應(yīng)用銅光管(圓管)和內(nèi)螺紋銅管納米流體對流換熱實驗系統(tǒng)，測定了不同粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)。TiO2-DW納米流體，MgO-DW納米流體，ATO-DW納米流體在雷諾數(shù)3000～8000范圍內(nèi)的管內(nèi)對流傳熱系數(shù)h和Nu，得到了不同的結(jié)果，結(jié)果表明：流體的流速或是Re是影響其對流換熱效果的因素之一，納米流體努謝爾特數(shù)Nu和對流換熱

4、系數(shù)h都是隨著流速的不斷增加或是Re的不斷增大而呈逐漸上升趨勢，而且在相同Re下，光管內(nèi)其Nu和h值相對蒸餾水而言都有所提高，提高的幅度也是隨著流速的增加而增大，而內(nèi)螺紋管內(nèi)其Nu和h值相對蒸餾水而言都有所降低，降低的幅度也是隨著流速的增加而增大；納米顆粒含量也是影響其傳熱過程的因素，對于三種納米流體得到了相同的規(guī)律：在相同的Re下，液體平均溫度保持恒定，隨著納米顆粒含量的不斷增加，光管內(nèi)納米流體對流換熱效果越好，而內(nèi)螺紋管內(nèi)納米流體對

5、流換熱效果越來越差；納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的增加是導(dǎo)致納米流體Nu和對流換熱系數(shù)h提高的因素之一；納米流體溫度的提高導(dǎo)致了納米流體。Nu和對流換熱系數(shù)h提高；納米流體Nu和h沿著管軸方向都是變化的，規(guī)律是先是逐漸減小，然后趨于穩(wěn)定，加熱管入口區(qū)域值最高；納米流體種類是影響其換熱的因素之一，不同種類的納米流體在相同的配比份額的情況下，其強(qiáng)化傳熱的程度是不同的。
　　 通過對比，筆者發(fā)現(xiàn)蒸餾水相比其他三種納米流體其對流換熱系數(shù)h和努謝爾特

6、數(shù)Nu在內(nèi)螺紋管內(nèi)相比光管內(nèi)相對提高的幅度最高，其中流體Nu相對平均提高37.68％，對流換熱系數(shù)h平均提高38.72％，強(qiáng)化傳熱效果明顯；三種納米流體不同配比份額的情況下，相對光管的情況，其換熱效果都有所增強(qiáng)，但其強(qiáng)化程度都小于蒸餾水，而且隨著納米顆粒含量的不斷增加，其強(qiáng)化換熱的程度是呈逐漸減小的趨勢的；針對內(nèi)螺紋強(qiáng)化換熱管，基液即蒸餾水相比以上實驗所涉及的三種納米流體而言管內(nèi)對流換熱效果更好一些，這對于納米流體對流換熱的實驗研究具有