微膠囊相變懸浮液管內(nèi)層流強化傳熱性能的實驗研究.pdf

1、微膠囊相變懸浮液是一種新型潛熱型功能熱流體，具有較高儲熱密度，可在恒定溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行儲放熱，同時由于相變潛熱使得有效比熱容增大以及微對流導(dǎo)致有效導(dǎo)熱系數(shù)提高，使它的對流換熱系數(shù)比單相流體顯著提高。微膠囊相變懸浮液的出現(xiàn)為建筑節(jié)能及其他需要強化換熱的領(lǐng)域提供了新的應(yīng)用前景。 本文提出了微膠囊相變懸浮液通過圓管層流恒熱流加熱時的對流換熱性能的實驗方案。闡述了微膠囊相變懸浮液的強化換熱機理，著重分析了體積濃度c，雷諾數(shù)Re和斯蒂芬數(shù)S

2、te這三個因素對微膠囊相變懸浮液的強化換熱性能的影響，并對實驗中的一些現(xiàn)象和誤差進(jìn)行了分析。本文所做具體工作如下： 對近年來相關(guān)課題的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，指出了研究中有待深化的問題，確定了本課題的研究方法和研究內(nèi)容。 介紹了內(nèi)層為脲醛樹脂，外層為TiO<,2>改性的雙殼層相變蓄能微膠囊的制備方法，并給出了微膠囊相變懸浮液整體物性參數(shù)的計算方法。 分析了國外幾個關(guān)于微膠囊相變懸浮液傳熱性能測試實驗臺的設(shè)計，并給出了

3、本課題中微膠囊相變懸浮液傳熱性能測試的實驗方案；同時針對實驗系統(tǒng)中的測試段，即不銹鋼管外側(cè)包裹的保溫層達(dá)到傳熱準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)所需要的時間進(jìn)行了數(shù)值模擬計算；最后推導(dǎo)了測試管內(nèi)壁溫度的理論解析式。 對微膠囊相變懸浮液換熱強化的機理做了簡要介紹。就定熱流加熱條件下單相流體管內(nèi)層流換熱，對整個實驗系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行了驗證。在微膠囊相變懸浮液的對流換熱實驗中，微膠囊的體積濃度取為5﹪、10﹪、15﹪三種，熱流密度的范圍取作1051W/m<'2>～

4、3152W//m<'2>(相應(yīng)的斯蒂芬數(shù)約在1.5～9之間)，兩相流體的流量在0.0023kg/s～0.0047kg/s以內(nèi)(相應(yīng)的雷諾數(shù)大約等于400～700)。對斯蒂芬數(shù)Ste、雷諾數(shù)Re和體積濃度c這三個因素對于微膠囊相變懸浮液的換熱強化比η*和修正努塞爾數(shù)Nu*的影響進(jìn)行了分析；同時給出了對斯蒂芬數(shù)Ste、雷諾數(shù)Re、體積濃度c測試誤差的分析說明；最后對在實驗運行過程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象進(jìn)行了分析討論。 實驗結(jié)果表明，在以上