納米流體強(qiáng)化傾斜微槽道熱管換熱特性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本文對(duì)使用納米流體為傳熱工質(zhì)的傾斜軸向微槽道熱管的傳熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,考察納米流體對(duì)此類熱管的強(qiáng)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(duì)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(nèi)壁的表面特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:(1)使用Cu納米流體為工質(zhì)的強(qiáng)化微槽道熱管比傳統(tǒng)的使用去離子水為工質(zhì)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(duì)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(qiáng)化微槽道熱管存在最佳濃度,本實(shí)驗(yàn)中Cu納米流體的最佳質(zhì)量濃度為1 wt％。(3)納米流體的強(qiáng)化作用在低壓工況下更顯著。當(dāng)熱管的工作壓力為7.45 kPa,納米流體在最佳濃度1 wt%時(shí),納米流體強(qiáng)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(zhì)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(duì)熱管性能強(qiáng)化作用明顯。在熱管傾斜時(shí),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(shí)達(dá)到最佳,本實(shí)驗(yàn)的最佳傾斜角度是75°。(5)不同的顆粒種類對(duì)傾斜微槽道熱管的強(qiáng)化作用是不同的,由于本身的導(dǎo)熱系數(shù)等原因,Cu納米流體比CuO納米流體對(duì)微槽道熱管的換熱性能的強(qiáng)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(qiáng)化微槽道熱管的動(dòng)態(tài)啟動(dòng)時(shí)間比使用去離子水為工質(zhì)的微槽道熱管啟動(dòng)時(shí)間優(yōu)化,最大啟動(dòng)功率也提高。熱管的動(dòng)態(tài)啟動(dòng)最大啟動(dòng)功率小于穩(wěn)態(tài)啟動(dòng)工況的最大啟動(dòng)功率。(8)實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)段內(nèi)壁表面會(huì)形成一層均勻的沉積層。此沉積層能使熱管的換熱得到強(qiáng)化。因此,納米流體為工質(zhì)的強(qiáng)化傾斜微槽道熱管在低壓下運(yùn)行可以顯著提高換熱