紫銅管—水納米流體重力熱管傳熱性能研究

紫銅管—水納米流體重力熱管傳熱性能研究

隨著科學(xué)的迅速發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，設(shè)備逐漸小型化而熱負(fù)荷大大增加，對(duì)強(qiáng)化傳熱技術(shù)的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的通過(guò)擴(kuò)展表面等方法強(qiáng)化傳熱已很難滿足一些特殊條件下的傳熱和冷卻要求。大量實(shí)驗(yàn)表明：將納米級(jí)固體顆粒加入到傳統(tǒng)液體工質(zhì)形成的新型傳熱工質(zhì)一納米流體能明顯改善傳統(tǒng)液體工質(zhì)的傳熱性能。在這樣的背景下，本文對(duì)碳納米管一水納米流體的導(dǎo)熱性能及在重力熱管中的傳熱性能做了較詳細(xì)研究。 首先，本文采用混酸法和阿拉伯法兩種方法制備了碳納米管—水納米流體。對(duì)這兩種方法制得的納米流體的穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試，這兩種碳納米管—水納米流體在中性條件下有很好的穩(wěn)定性，試管中靜置4個(gè)月沒有明顯沉淀。混酸法碳納米管—水納米流體的穩(wěn)定性稍好于阿拉伯膠法碳納米管—水納米立體的穩(wěn)定性。粘度測(cè)試結(jié)果表明：混酸法碳納米管—水納米流體粘度與水接近，阿拉伯膠法碳納米管—水納米流體粘度約為水的二倍。 然后，采用瞬態(tài)雙熱線法對(duì)兩種方法制得的納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果表明兩種方法制得的碳納米管—水納米流體導(dǎo)熱系數(shù)大于基液水的導(dǎo)熱系數(shù)。體積濃度3％的阿拉伯膠法碳納米管—納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)比水增加12.7％。體積濃度3％混酸法碳納米管—水納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)比水增加7.1％。碳納米管—水納米流體導(dǎo)熱系數(shù)隨濃度的增加而增加，隨溫度的升高而增加。同溫度下，同濃度的阿拉伯膠法碳納米管—水納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)大于混酸法碳納米管—水納米流體的導(dǎo)熱系數(shù)。 后，本文制作了以碳納米管—水納米流體為工質(zhì)的紫銅熱管，搭建了以水為冷卻手段的兩相閉式熱管實(shí)驗(yàn)臺(tái)。對(duì)以碳納米管—水納米流體為工質(zhì)的熱管進(jìn)行了傳熱性能測(cè)試。結(jié)果表明，納米流體穩(wěn)定性對(duì)熱管傳熱性能影響較小，當(dāng)熱管傳輸功率大于300w時(shí)，穩(wěn)定性更好的％的混酸法碳納米管—水納米流體熱管熱阻比同濃度的PH=2的混酸法碳納米管—水納米流體熱管熱阻稍低。納米流體的制備方法影響碳納米管—水納米流體為工質(zhì)的熱管熱阻，熱管傳輸功率在100W-500W范圍內(nèi)阿拉伯膠法碳納米管—水納米流體熱管熱阻低于混酸法碳納米管—水納米流體熱管熱阻。傳輸功率在100W-700W時(shí)混酸法納米流體熱管熱阻稍大于水熱管熱阻，阿拉伯膠法納米流體熱管熱阻比水熱管熱阻小。 另外，本文對(duì)納米流體在傳熱領(lǐng)域的研究進(jìn)展做了總結(jié)，對(duì)納米流體的穩(wěn)定機(jī)理、強(qiáng)化導(dǎo)熱機(jī)理、碳納米管—水納米流體在熱管中的傳熱機(jī)理做了理論探討。 本文的研究工作受到了浙江省自然科學(xué)基金(Y105010)的資助。