納米流體沸騰換熱實(shí)驗(yàn)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(yán)重，由此引起的散熱問題日益嚴(yán)俊，如何實(shí)現(xiàn)熱量的高效傳遞以保證大功率電器的安全運(yùn)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(qiáng)化傳熱方面的研究結(jié)論，在當(dāng)今傳熱學(xué)領(lǐng)域仍存在較大爭議；且由于它在實(shí)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(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，但大部分僅局限于理論研究方面，實(shí)驗(yàn)研究相對較少，因而本文希望通過實(shí)驗(yàn)研究的方法，探討影響納米流體沸騰換熱性能的實(shí)

2、驗(yàn)機(jī)理，為實(shí)現(xiàn)更高效率的強(qiáng)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(jìn)展情況的基礎(chǔ)上，對納米流體進(jìn)行了沸騰換熱實(shí)驗(yàn)研究，探討其中蘊(yùn)含的傳熱機(jī)理，為進(jìn)一步強(qiáng)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(jìn)行了理論分析。然后，精心設(shè)計(jì)并搭建了納米流體沸騰換熱的實(shí)驗(yàn)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(yàn)證了實(shí)驗(yàn)裝置的可靠性及可重復(fù)性。進(jìn)而介紹了具

3、體的實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)方法，對不同納米流體的沸騰換熱特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，利用高速攝像機(jī)對沸騰換熱過程進(jìn)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(yàn)數(shù)據(jù)，并對沸騰換熱前后加熱銅柱的上壁面情況進(jìn)行了SEM表征對比。通過實(shí)驗(yàn)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(yùn)行壓力下的沸騰換熱特性的差異，進(jìn)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(jī)理。
　　本文

4、實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：
　?。?）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。
　?。?）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?jǐn)?shù)越低，納米流體的沸騰換熱性能越好。
　?。?）在試驗(yàn)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