納米制冷劑沸騰中納米粉體的相間遷移與傳熱流動(dòng)特性.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文納米制冷劑沸騰中納米粉體的相間遷移與傳熱流動(dòng)特性姓名：彭浩申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：制冷及低溫工程指導(dǎo)教師：丁國良201101上海交通大學(xué)博十學(xué)位論文捅要在納米制冷劑核態(tài)池沸騰換熱特性方面，本文設(shè)計(jì)和搭建了納米制冷劑池沸騰換熱測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測(cè)試了基于球形納米顆粒和碳納米管的含油納米制冷劑核態(tài)池沸騰換熱特性，測(cè)試了表面活性劑對(duì)納米制冷劑和含油納米制冷劑核態(tài)池沸騰的影響：通過掃描電鏡(SEM)分析了球形納米顆粒和碳納米管

2、對(duì)加熱表面特性的影響；提出了納米尺度固相組分與非相變附加組分協(xié)同作用下相變流體核態(tài)池沸騰傳熱的定量預(yù)測(cè)方法，根據(jù)該方法建立了基于球形納米顆粒和碳納米管的含油納米制冷劑核態(tài)池沸騰換熱計(jì)算關(guān)聯(lián)式；通過引入表面活性劑影響因子，建立了表面活性劑作用下納米制冷劑和含油納米制冷劑核態(tài)池沸騰換熱計(jì)算關(guān)聯(lián)式。研究表明：納米粉體強(qiáng)化了含油納米制冷劑的核態(tài)池沸騰換熱，導(dǎo)熱系數(shù)高且直徑小的球形納米顆粒、直徑小且長度大的碳納米管強(qiáng)化效果較顯著。核態(tài)池沸騰換熱強(qiáng)

3、化的主要原因是加熱表面形成了納米尺度的多孔質(zhì)層，導(dǎo)致加熱表面空穴密度和氣化核心密度的增加；球形納米顆粒的粒徑和濃度、碳納米管的幾何結(jié)構(gòu)和濃度等影響多孔質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響對(duì)核態(tài)池沸騰換熱的強(qiáng)化效果。除高表面活性劑濃度工況外，表面活性劑強(qiáng)化了納米制冷劑或含油納米制冷劑的核態(tài)池沸騰換熱，強(qiáng)化效果隨其濃度的增加先增大后減小，峰值對(duì)應(yīng)的表面活性劑濃度隨納米油濃度的增加而增大；不同類型表面活性劑強(qiáng)化換熱程度與其分子量大JIl頁序相反，且隨納米顆粒

4、濃度、納米油濃度、熱流密度的減小而增大。建立的基于球形納米顆粒和碳納米管的含油納米制冷劑核態(tài)池沸騰換熱計(jì)算關(guān)聯(lián)式適用于不同種類和粒徑的球形納米顆粒、不同幾何結(jié)構(gòu)的碳納米管，且具有良好的預(yù)測(cè)精度。建立的表面活性劑作用下納米制冷劑和含油納米制冷劑核態(tài)池沸騰換熱計(jì)算關(guān)聯(lián)式能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)表面活性劑對(duì)核態(tài)池沸騰換熱的影響。在納米制冷劑流動(dòng)沸騰換熱與壓降特性方面，本文設(shè)計(jì)和搭建了納米制冷劑流動(dòng)沸騰換熱與壓降特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，測(cè)試了納米制冷劑管內(nèi)流動(dòng)沸騰

5、換熱系數(shù)和摩擦壓降；提出了納米尺度固相組分作用下相變流體流動(dòng)沸騰傳熱與阻力特性的定量預(yù)測(cè)方法，根據(jù)該方法建立了納米制冷劑流動(dòng)沸騰換熱計(jì)算關(guān)聯(lián)式和摩擦壓降計(jì)算關(guān)聯(lián)式。研究表明：納米制冷劑的流動(dòng)沸騰換熱系數(shù)和摩擦壓降均高于純制冷劑，換熱系數(shù)和摩擦壓降的增加程度隨質(zhì)流密度的增加而減小，低干度和高干度下摩擦壓降的增加程度大于中間干度下的增加程度。建立的納米制冷劑流動(dòng)沸騰換熱計(jì)算關(guān)聯(lián)式預(yù)測(cè)值與93％的實(shí)驗(yàn)值偏差在420％以內(nèi)。建立的納米制冷劑流動(dòng)