納米流體沸騰換熱實驗研究.pdf

1、近年來，電子器件體積日趨小型化和集成化，單位面積的熱量集聚嚴重，由此引起的散熱問題日益嚴俊，如何實現(xiàn)熱量的高效傳遞以保證大功率電器的安全運行，一直困擾著相關(guān)領(lǐng)域的研究者。關(guān)于納米流體汽液兩相流強化傳熱方面的研究結(jié)論，在當今傳熱學領(lǐng)域仍存在較大爭議；且由于它在實際應(yīng)用中需求較大，促使各國相關(guān)領(lǐng)域研究者對其進行實驗研究和理論分析，但大部分僅局限于理論研究方面，實驗研究相對較少，因而本文希望通過實驗研究的方法，探討影響納米流體沸騰換熱性能的實

2、驗機理，為實現(xiàn)更高效率的強化傳熱作鋪墊。
　　本文在綜述了目前國內(nèi)外納米流體沸騰換熱的研究及其進展情況的基礎(chǔ)上，對納米流體進行了沸騰換熱實驗研究，探討其中蘊含的傳熱機理，為進一步強化沸騰換熱提供參考依據(jù)。首先采用兩步法制備了不同組分的納米流體，對其導(dǎo)熱系數(shù)等物性參數(shù)的影響因素進行了理論分析。然后，精心設(shè)計并搭建了納米流體沸騰換熱的實驗裝置，并結(jié)合已有的且研究比較成熟的水的沸騰換熱曲線，驗證了實驗裝置的可靠性及可重復(fù)性。進而介紹了具

3、體的實驗方案及實驗方法，對不同納米流體的沸騰換熱特性進行實驗研究，利用高速攝像機對沸騰換熱過程進行了可視化觀測，記錄沸騰蒸發(fā)腔內(nèi)氣泡變化規(guī)律及相關(guān)試驗數(shù)據(jù)，并對沸騰換熱前后加熱銅柱的上壁面情況進行了SEM表征對比。通過實驗數(shù)據(jù)、氣泡圖像、壁面形態(tài)等信息的整理，對比分析不同基液組分、納米顆粒濃度、納米顆粒粒徑、納米顆粒種類在不同系統(tǒng)運行壓力下的沸騰換熱特性的差異，進而分析以上各因素對納米流體沸騰換熱性能的影響及其作用機理。
　　本文

4、實驗研究結(jié)果表明：
　　（1）在低濃度范圍內(nèi)，納米顆粒質(zhì)量濃度越大，越有利于納米流體沸騰換熱性能的提高。納米顆粒平均粒徑為30nm，質(zhì)量濃度分別為0.001％、0.005%、0.01%的水-氧化鋁納米流體的沸騰換熱性能從左到右依次變大。
　?。?）納米流體的沸騰換熱性能與納米顆粒種類有關(guān)，在其他條件相同的情況下，納米顆粒的物性，諸如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、密度、粘度等，均會影響納米流體的沸騰換熱性能。納米顆粒平均粒徑為30nm、質(zhì)量

5、濃度為0.005%的水-氧化鋁納米流體的沸騰換熱性能比水-二氧化硅更好。
　　（3）對于制備納米流體的基液，也會影響納米流體的沸騰換熱性能。納米顆粒平均粒徑為30nm、質(zhì)量濃度為0.005%的氧化鋁納米流體，混合基液中乙二醇的質(zhì)量分數(shù)越低，納米流體的沸騰換熱性能越好。
　?。?）在試驗范圍內(nèi)，納米顆粒的平均粒徑越小，納米流體的沸騰換熱性能越好。質(zhì)量濃度均為0.005%，平均粒徑為30nm的水-氧化鋁納米流體的沸騰換熱性能優(yōu)于