納米顆粒懸浮液強(qiáng)化對流傳熱的研究.pdf

1、為了適應(yīng)工業(yè)過程強(qiáng)化和發(fā)展高效傳熱設(shè)備的需要，近幾十年來研究者提出了多種強(qiáng)化傳熱技術(shù)。隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，一些學(xué)者開始嘗試將納米顆粒與流體混合，制成納米顆粒懸浮液，強(qiáng)化對流傳熱，給強(qiáng)化傳熱技術(shù)帶來了蓬勃生機(jī)。本文的研究主要是圍繞納米流體對流傳熱方面展開，以期為納米流體對流傳熱的深層次研究奠定基礎(chǔ)。 將納米顆粒和液體介質(zhì)直接混合，并添加分散劑和超聲振動懸浮液，制備了穩(wěn)定的氧化銅納米顆粒懸浮液。采用沉降實驗、zeta電位測量、粒

2、度分布測定及紅外光譜等手段對懸浮液的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析。分析了分散劑的種類、加入量及介質(zhì)的pH等因素對納米顆粒懸浮液穩(wěn)定性的影響。 自行設(shè)計并建立了一套納米流體傳熱性能測試實驗裝置，測量了不同粒子體積分?jǐn)?shù)的水-CuO納米流體在不同流速下的管內(nèi)對流傳熱系數(shù)并與水和分散劑溶液進(jìn)行了對比。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)對流傳熱系數(shù)，粒子的體積分?jǐn)?shù)是影響納米流體對流傳熱系數(shù)的主要因素之一，在相同雷諾準(zhǔn)數(shù)下，納米流體的對

3、流傳熱系數(shù)隨粒子體積分?jǐn)?shù)的增加而增大。 根據(jù)納米顆粒強(qiáng)化流體對流傳熱的機(jī)理，應(yīng)用有效連續(xù)介質(zhì)理論，假設(shè)流體和顆粒相具有相等的運(yùn)動速度，僅考慮顆粒質(zhì)量通量的變化，建立了納米流體對流傳熱微分方程組——顆粒遷移模型。顆粒遷移通量包括由剪切速率梯度和黏度梯度誘導(dǎo)、顆粒布朗運(yùn)動及熱泳引起的顆粒遷移通量。通過對模型進(jìn)行參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)：顆粒尺寸、Kc/Kμ及顆粒平均濃度的大小影響顆粒在管道截面上的分布以及導(dǎo)熱系數(shù)和黏度等物性的分布。隨著顆粒的遷