納米流體強化小型熱虹吸管換熱特性的實驗研究.pdf

1、近年來，熱管得到越來越多的應用，對熱管的研究也得到人們的廣泛關注。研究人員提出各種不同的方法以提高熱管的傳熱效率，例如優(yōu)化熱管結構，在熱管內(nèi)部加分流管、開孔抑泡管、溢流同心導管等，這些措施在一定程度上對熱管的傳熱效率起到很好的強化作用。 本文從另一個角度出發(fā)，未改變熱管結構，而是采用一種新型傳熱冷卻工質——納米流體作為熱管工質，實驗研究納米流體對小型熱虹吸管的強化換熱作用。本研究以一根小型兩相閉式熱虹吸管為研究對象，考察納米顆粒

2、懸浮液濃度、顆粒種類、熱管運行壓力對熱虹吸管傳熱效率的影響。此外，還考察了采用納米顆粒懸浮液為工質后，對熱虹吸管傳熱極限的影響。通過試驗及計算得出各種實驗條件下熱虹吸管蒸發(fā)段q－△T、he－q、hc－q、qmax－ω等關系曲線圖等，進而比較納米顆粒懸浮液取代去離子水后，熱虹吸管換熱性能的優(yōu)劣。 本試驗工質有3 種：去離子水、CuO 納米顆粒懸浮液和碳納米管顆粒懸浮液。實驗相關參數(shù)為：實驗壓力有7.45 kPa，12.38 kPa

3、，19.97kPa 和大氣壓4 種，對應的工質飽和溫度分別為；40℃、60℃、80℃ 和100℃。工質CuO 納米顆粒懸浮液濃度為0.1wt％、0.5wt％、1.0wt％、2.0wt％，碳納米管顆粒懸浮液為1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％。實驗結果表明，在采用納米顆粒懸浮液為工質時，熱虹吸管的換熱性能有了大幅度的改善，同時熱虹吸管傳熱極限也有很大的提高。 熱虹吸管換熱性能先隨顆粒濃度的增加而增加，后

4、隨濃度的增大而下降，這說明對于熱虹吸管的換熱性能，納米顆粒懸浮液存在一個最佳濃度。在本實驗條件下，工質為CuO 納米顆粒懸浮液時，此最佳濃度在1.0wt％左右，碳納米管顆粒懸浮液為工質時，最佳濃度大約為2.0wt％。熱虹吸管蒸發(fā)段臨界熱流密度隨顆粒濃度的增加而增加，隨后趨于穩(wěn)定，濃度對其影響不再明顯。熱虹吸管運行壓力對蒸發(fā)段沸騰換熱系數(shù)有明顯影響，壓力越小，納米顆粒懸浮液對沸騰換熱特性的強化作用越顯著。實驗研究表明，納米顆粒懸浮液在低壓