納米流體沸騰換熱研究.pdf

1、納米流體是指在液體中添加納米級金屬或非金屬顆粒通過某種方式制備成均勻、穩(wěn)定的新型換熱工質(zhì)。這個(gè)概念于1995年美國Argonne國家實(shí)驗(yàn)室的Choi等首次提出。與傳統(tǒng)換熱介質(zhì)相比，納米流體在增強(qiáng)傳熱等方面具有非常良好的特性。穩(wěn)定性好、高換熱性能的納米流體應(yīng)用在能源動(dòng)力、化學(xué)工程、冶金、微電子、航天等領(lǐng)域中，將會(huì)較好地滿足熱交換器高傳熱負(fù)荷和傳熱強(qiáng)度的要求。在這樣的背景下，本文對Al2O3-水、CNTS-水、SiO2-水納米流體進(jìn)行了配制

2、，并對其沸騰換熱特性進(jìn)行了研究。
　　 本文采用“兩步法”對納米流體進(jìn)行了配制，將均勻設(shè)計(jì)法與納米流體穩(wěn)定性研究相結(jié)合，選取了納米流體濃度(X1)、分散劑濃度(X2)、pH值(X3)、超聲震蕩時(shí)間(X4)這四個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)置了十二個(gè)水平來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式逐步回歸分析，獲得了這三種納米流體在本次實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)關(guān)于懸浮液zeta電位的數(shù)學(xué)模型；采用瞬態(tài)法對這三種納米流體的沸騰換熱進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。以直徑為5cm的

3、鍍鎳銅球作為沸騰表面，通過井式爐對銅球進(jìn)行加熱到500℃左右，在配制的納米流體中進(jìn)行淬火，得到了這三種納米流體的沸騰換熱曲線。
　　 通過分析，本文獲得了Al2O3-水、CNTS-水、SiO2-水納米流體在本次實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)關(guān)于懸浮液zeta電位的數(shù)學(xué)模型，并分析出了最佳配方，即Al2O3-水納米流體：X1=0.22％，X2=1.77％，X3=2.15，X4=495mim；CNTS-水納米流體：X1=1.54％，X2=0.5％，X3

4、=13，X4=5.25 h；SiO2-水納米流體：X1=3％，X2=0.092％，X3=10.94，X4=9 h；發(fā)現(xiàn)納米流體的pH值與超聲震蕩時(shí)間對納米流體zeta電位的影響最大，并且納米顆粒濃度、分散劑濃度、懸浮液pH值、超聲震蕩時(shí)間之間存在不同程度的交互作用。
　　 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Al2O3-水納米流體、CNTS-水納米流體、SiO2-水納米流體都有不同程度的改善沸騰傳熱特性。其中Al2O3-水納米流體在核態(tài)沸騰區(qū)域提前了，在