三維構(gòu)造石墨烯納米流體對汽車散熱器冷卻性能的影響研究.pdf

1、納米流體相比于傳統(tǒng)冷卻介質(zhì)，在能量傳遞方面具有明顯的兩大優(yōu)勢:1)傳熱效果高于純基液，且與含量、溫度等因素有關(guān)，可根據(jù)傳熱量需求，合理設(shè)計傳熱系統(tǒng);2）優(yōu)于毫米、微米粒子懸浮液的均勻穩(wěn)定性，較好的抗蝕抗沸性能。由此可見，納米冷卻液在強化傳熱性能，提升冷卻系統(tǒng)高效化、緊湊化以及輕型化，改善發(fā)動機熱效率及節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。本文主要以三維構(gòu)造石墨烯納米流體在汽車散熱器中的傳熱特性為研究主題，開展了以下工作:
　　(1)分別

2、以乙二醇、50％乙二醇水溶液和丙二醇為基液，采用兩步法，并配合分散劑、攪拌、超聲波震蕩等工藝程序配置出12種穩(wěn)定的不同三維構(gòu)造石墨烯含量納米冷卻液。
　　(2)建立汽車散熱器傳熱實驗臺架，在流量為6-14LPM(Liter PerMinute)，入口溫度為40℃、45℃、50℃、55℃的條件下，對每一種納米流體的換熱性能進(jìn)行實驗研究。結(jié)果表明:1）三維構(gòu)造石墨烯納米流體的傳熱系數(shù)隨納米粒子的質(zhì)量濃度（wt％）升高呈現(xiàn)先增加后降低的

3、趨勢，在0.1wt％時達(dá)到最高值;2）傳熱系數(shù)隨流體的初始溫度升高而增大，55℃時0.05wt％的三維構(gòu)造石墨烯丙二醇納米流體的傳熱系數(shù)比40℃時提高了31.6％;3)隨著流速的增大，換熱量與傳熱系數(shù)都增大;4）在相同的條件下，三種基液配制而成的三維構(gòu)造石墨烯納米流體的傳熱性能由高到低依次為50％乙二醇水溶液、乙二醇、丙二醇。
　　(3)應(yīng)用流體仿真軟件對三維構(gòu)造石墨烯-丙二醇納米流體在汽車散熱器管道內(nèi)部的流動過程進(jìn)行數(shù)值模擬，從

4、冷卻液出入口溫差、壓降以及流體傳熱綜合性能（正效應(yīng)/負(fù)效應(yīng)）幾個方面將仿真結(jié)果與實驗結(jié)果作對比分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著納米粒子質(zhì)量濃度的加大，冷卻液出入口溫差的仿真結(jié)果與實驗結(jié)果誤差變大，這是由于模擬時假定納米流體為單相流體，忽略了納米顆粒運動的影響;隨著流量、三維構(gòu)造石墨烯納米粒子質(zhì)量濃度的增加，系統(tǒng)壓降增加，且流速對壓降的影響程度高于納米顆粒。三維構(gòu)造石墨烯納米冷卻液的傳熱綜合性能指標(biāo)均大于1，表明所制備的納米流體可作為良好的汽車散熱器