小通道扁管内纳米流体流动与传热特性

建立了测量小通道扁管内纳米流体流动与对流换热性能的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米 流体的管内对流换热系数和摩擦阻力系数,实验结果表明,在相同雷诺数条件下,小通道扁管内纳米流体的对流换热系数 大于纯液体,且随粒子的体积份额的增加而增大,而纳米流体的阻力系数并未明显增大。     

小圆管内纳米流体层流流动特性的实验研究

实验研究了水平圆管内CuO-水纳米流体在层流区的流动特性,CuO纳米颗粒的质量分数为0.5%、1%、2%,平均温度为30℃、40℃、50℃,实验研究表明:在本试验范围内,流动阻力的大小同温度的升高呈现降低趋势,而随质量分数的增加变化不大.     

微细通道纳米与非纳米流体传热和压降对比研究

分别以0.2%、0.5%、1%质量分数的Al2O3-H2O纳米流体和去离子水为实验工质,在高2mm,宽1mm的矩形微细通道内进行纳米流体与非纳米流体两相沸腾传热和压降对比研究。实验结果表明:增加质量通量对两种工质换热系数影响都较小,但增加热流密度可提高换热系数;在相同工况下,与水基液相比,采用Al2O3-H2O纳米流体换热系数明显增大,且随着纳米流体质量分数的增加而增加,对于该实验换热系数可提高8%～17%;随着纳米颗粒质量分数和质量通量的增加,两相摩擦压降显著增大。     

利用格子Boltzmann方法模拟矩形腔内纳米流体Raleigh-Benard对流

利用格 子 Boltzmann方法模拟矩形腔内纳米流体Rayleigh-Benard对流, 得到温度场和流线分布, 比较分析不同Ra数、体积分数、粒径下纳米流体对流换热的变化情况. 结果表明: 在相同的Ra 数和体积分数下, 纳米流体的对流换热随着粒径的增大而减弱; 在相同的Ra数和粒径下, 纳米流体的对流换热随着体积分数增大而增强. 关键词： 纳米流体 Raleigh-Benard 多相流 格子Boltzmann方法     

ZrO2纳米流体的对流换热系数测定及机理浅析

建立了测量圆管内纳米流体流动与传热性能的实验系统,测量了不同粒子浓度的ZrO2/水纳米流体在雷诺数为3 000～18 000范围内的管内对流换热系数以及不同位置处纳米流体对流换热系数的变化情况.实验结果显示,在液体中添加纳米粒子显著增大了液体的管内对流换热系数,例如,在相同雷诺数时,与纯水相比,如果纳米粒子的质量浓度从1.6%增大到4.1%,则纳米流体的对流换热系数增加的比例从1.09增大到1.2.此外,从颗粒的浓度、粒径两方面分析纳米流体强化传热的机理.     

黏弹性流体基铜纳米流体流动与传热实验研究

成功建立了流体流动阻力和换热性能测试实验台,在45℃的流体温度下,对不同铜粒子体积分数和基液浓度的纳米流体在湍流状态下的对流换热特性和流动阻力进行了实验测量。实验结果表明:黏弹性流体基液中添加纳米粒子后,在降低对应基液减阻率的同时能明显增强传热性能.例如,将1.0%体积分数的铜纳米粒子添加到质量分数为6×10~(-4)的基液中所形成的黏弹性流体基纳米流体其综合性能指数K=0.47,表现了很好的传热强化和减阻性能.     

大曲率弯管中拟塑性流体的流场测量

本文利用超声多普勒测速仪和动态压力测量方法,研究90°矩形截面弯管中拟塑性流体(浓度为0.1%和0.2%的羧甲基化纤维素溶液,CMC)的流场特性,在三种来流速度条件下,测量了沿流向截面内的主流速度和壁面测点的压力脉动特性。在介质的流变性参数测量的基础上,实验观察了层流和湍流状态下弯道截面内拟塑性流体流动不均匀性的特征,并与牛顿流体流动的经典实验进行了对比分析。动态压力测量则显示了在湍流状态下,拟塑性流体仍具有牛顿流体湍流流动的多尺度特征。     

纳米通道内液体流动的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法模拟液体在定截面及变截面纳米通道内的三维Poiseuille流动,研究液体浸润性及通道截面变化对纳米通道内液体流动的影响.研究结果表明:液体对壁面不湿润时,壁面处有速度滑移存在,并且随接触角的增大而增大,液体对壁面湿润则不存在速度滑移;同时,摩擦阻力系数随接触角的减小而增大.通道截面形状的变化对流场的影响随着远离变截面位置而迅速减弱,对流体通道平直处的流体速度相对值分布影响不大,对摩擦阻力系数影响较大.     

细圆管内纳米悬浮液对流换热的实验研究

实验研究了细圆管内氧化铜纳米颗粒悬浮换热特性。试验段的管径为0.68mm、1.01mm和1.28mm,氧化钢纳米颗粒平均粒径为50um,悬浮液中氧化铜纳米颗粒质量分数分别为0.02,0.04和0.06,分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量的分数为0.02。为进行对比分析,还测试了水的换热特性。实验结果表明,在所研究的尺寸下,层流时去离子水的努谢尔特数Nu要高于已有液体对流换热关联式计算之值,纳米颗粒悬浮液的对流换热系数高于水的,且纳米颗粒的质量分数越高,悬浮液的对流换热系数越大。随着流动从层流向湍流的转换,强化效果也越明显。     

矩形微槽道纳米流体饱和沸腾临界热流密度特性

针对纳米流体在微小尺度传热领域的应用,在常压下对微槽道中纳米流体的流动沸腾临界热流密度进行实验研究。分别以体积浓度为0.2%、0.5%的水基Al2O3纳米流体为工质进行试验,研究不同质量流速、槽道尺寸以及体积浓度等因素对沸腾CHF的影响。对比水为工质实验结果,表明:槽道尺寸、质量流速对于水-Al2O3纳米流体和纯水的CHF影响一致。其它参数一定的工况下,纳米流体CHF比纯水大,且随着纳米流体体积浓度增大,出口壁面过热度会增大。最后介绍一个微槽道沸腾CHF的预测模型,在评价其不足的基础上提出一个关于CHF的预测公式,与实验数据进行对比,验证该公式的适用性。     

微针肋内潜热型功能热流体换热特性研究

引入潜热型功能热流体替换现有传统工质冷却大功率激光器,实验研究了潜热型功能热流体与传统工质去离子水在高4 mm、宽2 mm、间距1 mm的微针肋内的层流流动换热特性。结果表明:在雷诺数Re为625~1125范围内,潜热型功能热流体均表现出比水更好的冷却性能及更低的壁面温度,且存在最佳的质量分数值;相同工况下,潜热型功能热流体平均努谢尔数Nu大于去离子水,平均努谢尔数Nu随着雷诺数Re的增加而增加。拟合了平均努谢尔数与流体雷诺数、普朗特数、质量分数的经验的关系式,最大偏差为16.9%,可以较好反映潜热型功能热流体的换热特性;潜热型功能热流体沿着流动长度的方向存在一个稳定的局部换热强化区,且强化换热存在最佳的长度。     

微细管碳纳米管悬浮液强制对流换热实验研究

测量了水平微细圆管内蒸馏水和不同质量浓度的水基多壁碳纳米管纳米流体在低雷诺数下的强制对流换热特性。实验结果表明,与蒸馏水相比,纳米流体的对流换热系数显著提高,且随质量浓度和管内雷诺数的增大而增大;并且研究了流体管内流动阻力特性,得到的泊肃叶数f·Re值随着雷诺数的变化不明显,但纳米流体的f·Re值要明显小于纯水。     

几种氧化物纳米流体强化传热性能研究

以水/乙二醇混合液为基液,加入A12O3,MgO和ZnO纳米颗粒配制得到纳米流体.在自制对流传热性能测试平台上进行基液及纳米流体传热性能的测试.结果表明:同基液相比,随流体流速增大,A12O3纳米流体的传热系数变化不明显,MgO和ZnO纳米流体的传热系数均有提高.层流状态下,随雷诺数增大,三种纳米流体的传热系数都不断增...     

纳米流体对流换热的实验研究

建立了测量纳米流体对流换热系数的实验系统,测量了不同粒子体积份额的水-Cu纳米流体在层流与湍流状态下的管内对流换热系数,实验结果表明,在液体中添加纳米粒子增大了液体的管内对流换热系数,粒子的体积份额是影响纳米流体对流换热系数的因素之一。综合考虑影响纳米流体对流换热的多种因素,提出了计算纳米流体对流换热系数的关联式。     

羧基化碳纳米管/水纳米流体核沸腾传热研究

将羧基基团引入多壁碳纳米管,改善了碳纳米管在水中的分散性及稳定性。同时研究了不同质量浓度纳米流体的导热系数、加热表面颗粒沉积、接触角变化对核沸腾传热性能的影响。结果表明;羧基化碳纳米流体可强化核沸腾传热。在测试浓度范围内,强化率在低热通时,随着热通量的增加急剧增大,高热通时,趋于稳定;当质量比ω为0.10%,功率为210.6 kW.m~(-2)时,强化率达到最大为138.3%;流体的导热系数随着质量浓度的增大而增大,0.15%浓度导热系数是纯水的1.18倍。分析认为纳米流体表面张力,纳米颗粒沉积,纳米颗粒扰动和导热系数的变化均是影响水基羧基化碳纳米流体沸腾的因素。结论由0.05%的纳米流体沸腾过程高速成像得到验证。     

盘旋螺旋槽管强化传热研究

用实验的方法以水为介质研究了同轴换热器的流动与传热,Re范围为30000到100000。研究表明管内摩擦阻力系数是相同情况下圆管的4到5倍,总体传热系数随管内Re的增大而增大,当Re较大时提高壳侧速度对换热性能的提升更有利。采用数值模拟的方法分别研究了同轴换热器整体的换热与流动,且和实验结果进行了比较,研究表明,受离心力的影响流体在管内产生了掺混流动,掺混流动的程度随螺距的减小而加剧,增加槽深减少了参与掺混的流体量,流体之间的掺混对换热具有积极的影响。     

电加热结构内纳米流体稳定性实验研究

实验以比例为4:6的乙二醇水溶液(EGW)为基液,采用两步法制备了质量分数为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的Cu-EGW、Al₂O₃-EGW和Fe₃O₄-EGW纳米流体。通过分段加热测试,对比分析了三种纳米流体在电加热结构中的加热效果,并研究了Cu-EGW纳米流体的热稳定性。实验结果表明,在三种纳米流体中Cu-EGW纳米流体获得了最优的加热效果;在30天后再次测试发现以Cu-EGW纳米流体作为加热工质时,中间翅片上部平均温度降低了7.4%,被加热环境平均温度降低了3.8%。     

微槽道纳米流体饱和沸腾CHF特性研究

以水和三种不同质量分数(0.2%、0.5%和1.0%)的Al2O3纳米流体作为实验工质,在三种不同尺寸微槽道中进行饱和沸腾传热实验,研究沸腾传热过程中临界热流密度(Critical Heat Flux,简称CHF)的变化特性。主要分析了微通道水力半径、纳米流体浓度、进口过冷度和临界热力学干度等因素对CHF的影响。实验结果发现:在水力半径较小的槽道内CHF发生得比较早;CHF随纳米流体浓度的增大而增大;CHF随进口过冷度增大有细微增大的趋势;CHF随临界热力学干度的增大而减小。文中还将实验结果与现有的、工况条件与本实验相近的理论模型进行了拟合比较,发现理论模型能较好预测本实验。     

矩形微管内摩擦阻力特性的实验研究

以极性液体蒸馏水、无水乙醇及非极性液体R113作为实验工质,流过水力直径为231.91μm、250.88μm、297.14pm和210.89 pm,相应高宽比分别为0.90、0.70、0.90和0.42的由晶体生长方法得到的矩形紫铜微管,其相对粗糙度分别为1.47%、1.59%、1.48%和1.45%,测量其进出口压降与流量,从而获得摩擦阻力系数f与雷诺数Re的关系.实验结果表明:微管内流体的极性对微管流动阻力特性没有影响;同时实验结果显示对于粗糙度小于2%的矩形紫铜微管,其内壁面粗糙度对其流动阻力特性影响较小.当Re小于1600时,所有微管内的流动阻力特性与经典层流预测值几乎一致;而对于高宽比较小的矩形紫铜微管,当Re超过1600～1700时,微管的,值明显偏离经典层流预测值.     

SiO_2-导热油纳米流体的黏度研究

实验制备了稳定性良好的SiO_2-导热油纳米流体,通过旋转黏度计对纳米流体的黏度进行了测量,研究了旋转黏度计转速、纳米颗粒体积分数以及温度对纳米流体黏度的影响。结果表明随着纳米SiO_2体积分数增加,纳米流体黏度迅速增加,且逐渐从牛顿流体转变为非牛顿流体;而随着温度的升高,纳米流体黏度迅速减小。通过对实验数据的分析,提出了SiO_2-导热油纳米流体黏度计算经验公式。