微細結(jié)構(gòu)內(nèi)潛熱型功能熱流體流動換熱特性研究.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟快速發(fā)展，綜合實力不斷提升，中國的能源被迅速消耗。工業(yè)、交通和建筑能耗占了社會能耗的絕大部分，其中，建筑能耗約占社會總能耗的1/3，在建筑能耗中，采暖空調(diào)能耗占據(jù)了主要部分，約為50％及以上。作為耗能大戶的采暖空調(diào)系統(tǒng)從能源利用以及能源品質(zhì)方面的節(jié)能進行了嘗試，但任何空調(diào)系統(tǒng)從供能端到用能端都需要風機水泵的輸配，而輸配能耗約占總空調(diào)能耗的10%-20%。
　　為了降低系統(tǒng)輸配能耗，將潛熱型功能熱流體摻入熱交換流體介質(zhì)中

2、，提高流體的儲熱密度和對流換熱能力，應(yīng)用到空調(diào)系統(tǒng)中，代替冷凍水系統(tǒng)中的工質(zhì)，單位體積流體就可以帶走更多的熱量，因此在相同的換熱量的情況下由流體驅(qū)動泵輸送的流體量將大大減少，輸送能耗大大降低。
　　但是如果將潛熱型功能熱流體應(yīng)用到空調(diào)系統(tǒng)中，其流過表冷器、板式換熱器等換熱部件時的換熱特性如何還未可知，因此，本文嘗試將潛熱型功能熱流體加入到微細結(jié)構(gòu)中，并搭建實驗臺，對潛熱型功能熱流體在微細結(jié)構(gòu)中的換熱特性進行實驗研究。本文主要工作如

3、下：
　　（1）對去離子水在當量直徑Dh=1.6mm和Dh=2.6mm的兩個微針肋槽道內(nèi)的換熱性能進行了實驗研究。研究結(jié)果表明：同一個槽道，當Re數(shù)一定時，壁面溫度沿著流動方向不斷增加，同一個位置壁面溫度隨著加熱功率的增加而增大；對比＃1針肋和＃2針肋，在相同流量下，＃2針肋的平均壁面溫度是高于＃1針肋，但是隨著流量的增大，二者差異逐漸減??；在相同的槽道位置，換熱Nu數(shù)隨著流動Re數(shù)的增加而增加，單個槽道的平均努謝爾數(shù)Num均隨著

4、Re的增大而增大；基于實驗結(jié)果，總結(jié)了平均努謝爾數(shù)Num數(shù)隨著流體雷諾數(shù)Re、基于平均流體溫度的普朗特數(shù)Prf、基于平均散熱表面溫度普朗特數(shù)Prw變化的經(jīng)驗關(guān)系式，擬合了局部努謝爾數(shù)Nux變化的經(jīng)驗公式。
　?。?）對潛熱型功能熱流體在當量直徑Dh=1.6mm的微針肋槽道內(nèi)的換熱特性進行了實驗研究。研究表明：相同Re數(shù)下，當有潛熱型功能熱流體存在時，其量綱I壁面溫度明顯低于去離子水，潛熱型功能熱流體表現(xiàn)出比水更好的換熱能力；對比不

5、同濃度的潛熱型功能熱流體可看出，當濃度為10%時，其量綱I壁面溫度最低，因此可以說明存在最佳的濃度值，量綱I壁面溫度受潛熱型功能熱流體濃度、流動狀態(tài)、槽道結(jié)構(gòu)形式等多種因素共同影響；相同Re數(shù)下，局部努謝爾數(shù)Nux隨著流動的進行而逐漸增大，并且潛熱型功能熱流體的換熱Nu數(shù)大于去離子水，當流動進行到一定時候，去離子水Nu數(shù)迅速增加，從而超越潛熱型功能熱流體；結(jié)合實驗分析發(fā)現(xiàn)潛熱型功能熱流體在微針肋槽道內(nèi)換熱特性由槽道結(jié)構(gòu)形狀、潛熱型功能熱

6、流體濃度、流體流動速度等因素共同影響。
　　（3）對潛熱型功能熱流體在當量直徑Dh=1.5mm和Dh=1.6mm的兩個矩形微槽道內(nèi)的換熱性能進行了實驗研究。研究結(jié)果表明：雷諾數(shù)Re數(shù)相同時，在槽道某一位置上，＃1槽道質(zhì)量濃度大時量綱壁面溫度高，＃2槽道質(zhì)量濃度小時量綱壁面溫度高，二者呈現(xiàn)了不同的特性；當Re數(shù)一定時，在槽道某一位置上，＃1槽道質(zhì)量濃度大時局部努謝爾數(shù)Nux低，＃2槽道質(zhì)量濃度小時局部努謝爾數(shù)Nux低，二者呈現(xiàn)了不同