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《納米流體強(qiáng)化傳熱的試驗(yàn)研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、納米流體強(qiáng)化傳熱的試驗(yàn)研究 摘要：采用對照試驗(yàn)法探索CU水納米流體傳熱的特性。納米流體強(qiáng)化傳熱的主要原因除了在液體中添加納米粒子，增加了液體的熱容量、導(dǎo)熱系數(shù)外，粒子與粒子、粒子與液體、粒子與壁面間的相互作用及碰撞，也使傳熱增強(qiáng)，而且由于納米粒子的小尺寸效應(yīng)，其行為接近于液體分子，不會像毫米或微米級粒子易產(chǎn)生磨損或堵塞等不良結(jié)果。[1]納米粒子的濃度不同導(dǎo)致流體內(nèi)粒子數(shù)不同，粒子與粒子間相互作用增強(qiáng)，從而使換熱增強(qiáng)?！ ￡P(guān)鍵詞：納米流體；對比試驗(yàn)；強(qiáng)化換熱 1概述 納米流體是指以一定的方式和比例在液體中添加納米級金屬或者金屬氧化物粒子，形成一類新的傳熱工質(zhì)。作為一種高
2、效的熱交換介質(zhì)，納米流體是一個(gè)具有重大研究價(jià)值的領(lǐng)域。與在流體中添加毫米或微米級粒子相比，納米流體在強(qiáng)化換熱方面有著更大的前景?！ 〈舜??驗(yàn)是為了驗(yàn)證Cu水納米流體具有高效導(dǎo)熱性能，證明其在大型空調(diào)設(shè)備中有應(yīng)用的可能。在空調(diào)系統(tǒng)中，通過制冷機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑蒸發(fā)而吸熱，當(dāng)通入蒸發(fā)器內(nèi)冷水即很快在蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行熱量交換，熱量被制冷劑吸收，溫度下降成為冷凍水。然后冷凍水再通過空調(diào)設(shè)備中的表冷器與被處理的空氣進(jìn)行熱交換，使空氣溫度降低。而在這一種制冷循環(huán)和熱量交換過程中，其冷量的這種遠(yuǎn)距離的傳遞而達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)中空氣降溫要求，必須有水和空氣為冷媒。冷媒在冷卻空調(diào)系統(tǒng)中
3、，用于傳遞熱量，產(chǎn)生冷凍效果，是一種中間物質(zhì)。在實(shí)際系統(tǒng)之中，冷媒先接受制冷劑冷量而降溫，再去冷卻其他的被冷卻物質(zhì)，其導(dǎo)熱性能至關(guān)重要。[2] 2納米流體換熱性能實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀 D1所示，納米流體的傳熱換熱對比實(shí)驗(yàn)測試裝置是一個(gè)流動的循環(huán)系統(tǒng)，它是由熱源水箱、水泵、管路、冷卻水箱、散熱器等實(shí)驗(yàn)要素組成?！ ”敬螌?shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證Cu水納米流體較水具有更好的導(dǎo)熱性能?！ 嵩此浜屠湓此溆脕韮Ψ挪⒂^測納米流體在試驗(yàn)中的懸浮情況；散熱器是一個(gè)可調(diào)節(jié)風(fēng)扇，用于保持對比實(shí)驗(yàn)時(shí)對冷卻水箱持續(xù)穩(wěn)定的風(fēng)冷；主流路中的兩個(gè)小泵浦保證系統(tǒng)處于一個(gè)流動循環(huán)狀態(tài)?！ ⌒〗M成員實(shí)驗(yàn)前搭建了器材，將兩
4、個(gè)水箱分別設(shè)置為冷卻水箱和熱源水箱，將恒溫加熱器固定于熱源水箱內(nèi)，且設(shè)置好實(shí)驗(yàn)所需溫度（32℃）?！ ≡诒闷稚戏謩e連接進(jìn)水管與出水管，進(jìn)水管連接熱源水箱，出水管連接冷卻水箱。用一根長水管連接熱源水箱與冷卻水箱。在泵浦出水管與長水管上分別用膠布黏貼固定工業(yè)溫度計(jì)?！ ?shí)驗(yàn)開始前，保持通風(fēng)狀態(tài)，測量環(huán)境溫度（12℃）?！ φ战M：將水倒入兩個(gè)水箱之中，并且接通加熱器與泵浦電源。開啟泵浦，讓系統(tǒng)中的水處于穩(wěn)定流速的流動狀態(tài)。開啟恒溫加熱器，讓加熱器加熱使熱源水箱溫度升高直至穩(wěn)定。將風(fēng)扇置于冷卻水箱處，開啟風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的風(fēng)冷。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，觀察兩根工業(yè)溫度計(jì)的讀數(shù)，當(dāng)溫度計(jì)中水銀液
5、位穩(wěn)定時(shí)，讀取示數(shù)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)?！ ?shí)驗(yàn)組：將水倒入兩個(gè)水箱之中，在熱源水箱中投入相應(yīng)量的納米Cu粉，配成Cu納米懸浮液，加入一定量分散劑（0.07%SDBS），其余實(shí)驗(yàn)步驟與對照組相同?！ ?實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論 3.1導(dǎo)熱效率 實(shí)驗(yàn)中分別測量了0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的水-Cu納米流體在相同的循環(huán)系統(tǒng)中，以同樣的流速下的散熱溫差?！ ±鋮s水箱裝水：6L、熱源水箱裝水：6L、環(huán)境溫度：12℃、電加熱恒溫器設(shè)置溫度：32℃ 實(shí)驗(yàn)組1不加入納米銅，為對照組、實(shí)驗(yàn)組2加入了25g納米銅（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%）、實(shí)驗(yàn)組3加入了50g納米銅（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.4%）、實(shí)驗(yàn)
6、組4加入了75g納米銅（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%）、實(shí)驗(yàn)組5加入了100g納米銅（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%）。對照組的導(dǎo)熱介質(zhì)為水，實(shí)驗(yàn)組是加了納米銅的導(dǎo)熱介質(zhì)?！ u納米流體與水導(dǎo)熱性能測定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理表 在恒溫加熱器的作用下，同一溫度熱源水箱中的水流經(jīng)冷卻器之后，由于冷卻介質(zhì)的不同，冷卻效果不一樣。冷卻器進(jìn)出口的工業(yè)溫度計(jì)的溫差來反映了冷卻效果的好壞。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格中可以看出，在液體中添加納米粒子增大了液體的導(dǎo)熱系數(shù)，Cu水納米流體具有更好的導(dǎo)熱性能，Cu水納米流體實(shí)驗(yàn)組經(jīng)過冷卻器后進(jìn)出口溫度計(jì)的溫差更大，即冷卻效率更高。例如，在水中添加了75g的納米銅之后（0.6%納米銅質(zhì)
7、量分?jǐn)?shù)）與對照組相比，效率提高了。 3.2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對納米流體導(dǎo)熱系數(shù)的影響 圖2展示了Cu-水納米流體實(shí)驗(yàn)溫差隨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化。從實(shí)驗(yàn)折線圖中發(fā)現(xiàn)，加入納米銅之后流體的導(dǎo)熱系數(shù)并不是隨著納米銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而一直增加?！ ∮蓤D2可以發(fā)現(xiàn)，納米銅水流體在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.6%時(shí)，導(dǎo)熱效率最佳，提升最為明顯。而質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%的納米流體相對導(dǎo)熱效率較小?？赡苁且?yàn)榧{米粒子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)過高，導(dǎo)致納米流體的黏度過大，在流速比較低的情況下，導(dǎo)熱效率受限。并且在0.8%濃度下，納米顆粒相對于低濃度的納米流體，更易發(fā)生沉淀現(xiàn)象，
