方腔內(nèi)納米流體自然對流傳熱研究.pdf

1、自然對流傳熱在工程和工業(yè)生產(chǎn)中的意義重大，而通過將自然對流傳熱的工質(zhì)置換為納米流體這種方法來提高自然對流的傳熱效率這種方法近些年來正逐漸被人們所關(guān)注。乙二醇作為工業(yè)和生活中自然對流換熱中所使用的一種非常常見的工質(zhì)，以其為基液的納米流體的自然對流傳熱研究還很少。因此本文將實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合地研究乙二醇為基液的納米流體自然對流傳熱。
　　本文采用兩步制備法制備出體積分?jǐn)?shù)為0.26％、0.53％和0.78％的三種二氧化鈦-乙二醇納米流體，

2、其中乙二醇（EG）為納米流體的基液、二氧化鈦（TiO2）為本次實(shí)驗(yàn)中分散到基液中的納米材料顆粒。所制備的納米流體在室溫下保持穩(wěn)定，未發(fā)生沉淀。在測量了所制備納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)和粘度基礎(chǔ)上，在高、寬和長度為80mm×80mm×180mm的封閉方形腔體內(nèi)進(jìn)行了該納米流體自然傳熱規(guī)律的研究，并與乙二醇的傳熱效果進(jìn)行了比較。為進(jìn)一步了解納米流體傳熱規(guī)律，應(yīng)用單相流模型對納米流體自然對流傳熱過程進(jìn)行了模擬研究。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米流體的

3、導(dǎo)熱系數(shù)隨著納米流體中納米材料顆粒的體積濃度的增加而增加，隨溫度的增加而增加；納米流體的相對導(dǎo)熱系數(shù)（納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)/基液的導(dǎo)熱系數(shù)）隨著納米流體的體積濃度的增加而增加，但是隨著溫度的增加而減少；納米流體的粘度隨體積濃度的增加而增加，隨著溫度的增加而減少；納米流體的相對粘度隨著體積濃度的增加而增加，但是任一體積分?jǐn)?shù)下相對粘度在基本不隨溫度變化。此外與乙二醇基液的物性不同，在低剪切率區(qū)域（γ<10s-1）內(nèi)，納米流體呈現(xiàn)出明顯的粘性弱

4、化現(xiàn)象。在本次實(shí)驗(yàn)的瑞利數(shù)區(qū)域（107~6x107）內(nèi)，這三種體積分?jǐn)?shù)下的納米流體并沒有起到強(qiáng)化自然對流換熱的效果。分析認(rèn)為在納米流體的體積濃度小于0.78vol％且Ra數(shù)置于107~6x107區(qū)間內(nèi)時，納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的提升對自然對流的促進(jìn)作用要比粘度的提升對自然對流傳熱的抑制作用要小。同時得到了關(guān)于納米流體自然對流的兩種規(guī)律：其一是納米流體體積濃度越高，傳熱效果越差；其二是納米流體的傳熱隨著Ra數(shù)的增加而增加。模擬結(jié)果表明，納米流體