珠狀納米流體蒸發(fā)過程形態(tài)變化的實驗研究.pdf

1、納米流體作為一種新的傳熱工質(zhì)，擁有更大的導熱系數(shù)和更好的傳熱性能，具有廣闊的應用前景和價值；液滴沖擊和噴淋冷卻以液滴蒸發(fā)為基礎，具有工質(zhì)需求量小、散熱均勻、散熱能力強等優(yōu)點，因此最新的傳熱工質(zhì)和最優(yōu)的傳熱方式相結合對冷卻技術的應用和改進優(yōu)化有著重要的實踐性意義。本文采用實驗的方法對珠狀納米流體液滴固著在不同親疏水性加熱板上的蒸發(fā)動態(tài)特性進行研究，分析影響液滴蒸發(fā)速率的因素。
　　本文采用體積分數(shù)為5％，顆粒直徑分別為5nm和20n

2、m的TiO2水基納米流體，運用視頻接觸角測量儀觀測記錄了兩種粒徑的納米流體在親水性玻璃板上蒸發(fā)特性，實驗發(fā)現(xiàn)整個蒸發(fā)過程，兩種液滴的動態(tài)特性主要集中在兩個階段，溫度對兩個階段的蒸發(fā)模式有著直接的影響。5nm粒徑的納米流體液滴在整個溫度范圍內(nèi)第一階段處于黏著的鎖定狀態(tài)，在第二階段處于滑移的解鎖狀態(tài)，隨著溫度的增加，第一階段的鎖定時長在整個液滴生命周期的比例增加，即溫度越高，液滴在三相接觸線處的鎖定效果越明顯。20nm粒徑的納米流體液滴在第

3、一階段接觸角和接觸直徑隨時間逐漸減小，在第二階段接觸直徑繼續(xù)減小接觸角隨蒸發(fā)的進行逐漸增大，加熱板溫度愈高接觸角增大的幅度愈高。兩種液滴在低溫（40℃-60℃）情況下蒸發(fā)速率幾乎相同，在中等溫度（65℃-80℃）下第一階段的蒸發(fā)速率相差無幾，第二階段5nm粒徑的液滴蒸發(fā)速率高于20nm粒徑液滴，在高溫（85℃-105℃）情況下，前者速率明顯領先于后者。在實驗中考慮了加熱板的親疏水性，對20nm粒徑的納米流體在玻璃表面、聚四氟乙烯表面不銹

4、鋼表面進行實驗，發(fā)現(xiàn)液滴在聚四氟乙烯表面的蒸發(fā)形態(tài)受溫度的影響較小，整個過程保持著接觸直徑不變接觸角隨時間不斷減小的鎖定階段，且鎖定時長占整個蒸發(fā)周期的80%；不銹鋼表面則表現(xiàn)出了不確定性和隨機性。三種加熱板上的蒸發(fā)速率在低溫和中等溫度范圍內(nèi)遵循玻璃表面最大，不銹鋼次之，聚四氟乙烯表面最小的規(guī)律，而在高溫范圍內(nèi)則為不銹鋼表面最大，不銹鋼表面次之，聚四氟乙烯表面最小的規(guī)律。在實驗的基礎上由液滴蒸發(fā)過程中的常接觸角模型和常接觸直徑模型理論推