喷雾冷却技术综述及纳米流体喷雾应用前景

喷雾冷却技术及纳米流体技术都是解决高热流密度散热问题的有效手段,本文从喷雾特性、外部特性以及喷雾流体改性三个方面综述了喷雾冷却技术的发展;介绍了纳米流体技术及其优越性,针对喷雾冷却技术与纳米流体技术的可结合性阐述了二者的结合可能带来的有益效果。     

多壁碳纳米管-水纳米流体导热机理及重力热管实验研究

在考虑了纳米层的情况下对原有的Xue导热模型进行改进,研究多壁碳纳米管-水纳米流体的热传导性能,推导出纳米流体导热公式并将纳米流体运用到碳钢重力热管中,在不同质量分数下对单管传热进行实验研究。结果表明纳米层的存在提高了有效热导率;在相同条件下质量分数2%的多壁碳纳米管-水纳米流体重力热管传热性能最好,传热系数比普通水重力热管最大提高了40%。     

微肋结构对纳米流体绕流圆柱热性能的影响

为了改善传统换热器和换热介质的传热效率,通过两步法制备了不同质量分数（0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%）的TiO₂-水纳米流体,发展了不同微肋结构（竖直肋片和环形肋片）的绕流圆柱换热系统,通过实验研究了圆柱表面微肋结构的类型（竖直肋片和环形肋片）及数量（N₁₍₂₎=4,6,8）、纳米颗粒的质量分数（ω=0, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%）、Reynolds数（Re=514~1205）对绕流圆柱换热系统的影响。结果表明,纳米颗粒的添加和微肋结构能有效提高传热效率,圆柱表面温度明显降低,其中质量分数为0.4%的纳米流体在竖直肋片数量为6时表现出更好的换热性能。     

石墨烯/去离子水纳米流体振荡热管传热性能

通过实验研究石墨烯（GNP）纳米流体振荡热管的传热性能,质量分数分别为0.01%、0.05%、0.08%和0.10%,充液率为45%~90%,加热功率为10~100 W。结果表明,充液率为45%时,GNP纳米流体可以缓解烧干;充液率为55%~70%,质量分数为0.01%具有较为明显的传热优势,其热阻最高可降低83.33%。GNP纳米流体改善PHP传热性能的原因主要是其热导率较高,表面润湿性能较好。     

基于尿素/氯化胆碱低共熔溶剂体系纳米流体制备及其热物性研究

随着电子工业的快速发展,传统换热工质由于其较低的热导率已无法满足越来越高的换热需求。另一方面,传统的换热工质受限其相对较窄的液程范围而无法使用于复杂的温况或特殊的工作条件。低共熔溶剂（DESs）具有与离子液体相似的低饱和蒸气压、高沸点及强稳定性等优势,在传热领域具有巨大的潜力。制备了以尿素/氯化胆碱低共熔溶剂体系为基液,石墨烯、Al₂O₃、TiO₂三种纳米粒子填充的纳米流体,研究了黏度、热导率等热物性与纳米粒子和基液组成之间的关系,并系统地研究了纳米粒子结构对其稳定性的影响。实验结果表明,纳米粒子的填充会在一定程度上增加基液的黏度,其中石墨烯填充的纳米流体的黏度增加最大。此外,石墨烯能显著提高DESs的导热性能,其中6%（质量）石墨烯纳米流体热导率相比基液可增加29.0%。     

热固性模压料在模具中的热传导

模压料的加热过程和冷却过程是受由外而内的热量传递作用的结果 ,弄清模压过程的热传递 ,对于模压过程工艺参数合理控制是很重要的。本文就模压料在模具中加热过程和达到固化温度以后的传热过程进行定量分析 ,以确定合理的工艺控制参数。     

纳米流体黏度和流变特性的试验研究

对纳米流体黏度和流变特性的研究有助于揭示纳米流体强化传热和传质过程的机理。选用无水乙醇为基液,应用两步法制备了稳定性良好的纳米流体,采用CPE40锥板式黏度计测量了不同纳米粒子、体积份额、粒子粒径和温度下的纳米流体的黏度,分析了黏度随这些因素的变化规律。结果表明,纳米流体黏度随纳米粒子体积份额的增加而增大,随纳米粒子粒径的增大而减小,随温度的增加而降低,且这些因素对不同纳米流体黏度的影响不同。此外,还用Brookfield DVⅢ＋LVDV-E流变仪测量了不同纳米流体的流变曲线,结果表明,在所配制的体积份额内,各纳米流体的黏度不随剪切速率的变化而变化,为典型的牛顿型流体。     

液体冷却技术研究进展

电子器件的发展依赖于冷却技术的进步,而液体冷却技术是一种高效的散热技术。文章介绍了几种常见的液冷技术的原理、特点,及将纳米流体应用于液冷技术的新概念,并对液体冷却技术的发展前景做了展望。     

磁场调控磁性纳米流体流动和传热研究进展

磁性纳米流体在实现能量高效和可控传递领域极具发展潜力。本文综述了磁场作用下磁性纳米流体对流换热及沸腾换热的最新进展,主要包括强制对流换热、混合对流换热、自然对流换热、池沸腾换热及管内沸腾换热等方面的实验研究,分析了磁场类型、强度、梯度、频率、方向及磁铁位置等对磁性纳米流体流动和热传输特性的影响,指出可通过改变外加磁场来实现对磁性纳米流体流动和传热的控制,并探讨了磁性纳米流体流-磁耦合作用下的传热机理以及目前所面临的挑战。在此基础上,提出了未来磁场调控磁性纳米流体对流换热和沸腾换热的主要发展方向：制备稳定的磁性纳米流体,建立系统有效的流动和传热理论模型,并从微介观尺度诠释热-流-磁耦合协同换热机理。     

纳米流体对流传热的研究进展

将纳米颗粒加入到传统换热介质中形成的纳米流体是一种新型的强化传热介质。它不仅具有较高的单相对流传热系数,而且分散稳定,不容易磨损和堵塞管道。文中综述了纳米流体在对流条件下强化传热的实验研究进展及强化传热模型,并对实验结果和强化传热的机理及模型进行了简要分析。发现:纳米流体强化对流传热的效果与颗粒和基液的属性等有关;强化传热主要是由于导热系数的增加和纳米颗粒的运动及重新分布引起的物性变化等影响。同时提出了纳米流体对流传热研究中存在及有待改进的一些问题。     

垂直管内高粘假塑性流体传热实验研究

对垂直管内高粘假塑性流体传热进行了实验研究,所得实验数据与前人工作做了比较,并建立了考虑轴向变粘度效应的传热关联式.     

纳米流体在芯片微通道中的流动与换热特性

对去离子水及体积分数分别为0.15%和0.26%的水基γ-Al₂O₃纳米流体在当量直径为194.5 μm的硅基梯形芯片微通道内的层流流动和换热特性进行了实验研究。考察了Reynolds数、Prandtl数以及体积分数对流动换热的影响。结果发现,使用纳米流体后,压降无明显增加,纳米流体的流动阻力特性与去离子水基本相同;对流换热Nusselt数较去离子水有明显提高,且随着体积分数的增加而增加;相同泵功下换热热阻显著下降。实验还发现纳米流体的强化传热效果在较高温度时更加明显。根据实验数据得到了梯形硅微通道内低浓度纳米流体的层流对流换热关联式。研究结果对于集成高效芯片散热系统设计具有重要意义。     

竖直圆管内纳米流体自然对流沸腾的临界热通量研究

对大气压下纳米流体在竖直细小圆管内自然对流沸腾特性和临界热通量(CHF)进行了试验研究.工质使用了水和水-氧化铜的纳米流体.试验中加热管长L=200～500 mm,管径d =2.1～5.4 mm和纳米流体浓度=0.1～1.0 %(wt).试验主要研究了不同浓度的纳米流体对CHF的影响.试验结果表明:相对于纯水而言,随着纳米浓度的增加,纳米流体的沸腾特性有所劣化,这主要是因为纳米颗粒在传热面上形成吸附层降低了传热表面的粗糙度,减少了表面活性核化密度,增加了传热面热阻,因此降低了传热能力.随着纳米浓度的增加,纳米流体的临界热通量也随之增加.纳米流体的临界热通量不仅与管长与管径比有关,而且还与纳米浓度有关;氧化铜颗粒质量浓度为1 %(wt)的纳米流体的CHF比纯水的增加了30%以上.     

低共熔溶剂在储能与传热方面的研究进展

低共熔溶剂（deep eutectic solvents;DESs）通常是由一定化学计量比的氢键受体和氢键给体以氢键缔合的形式组成。因其具有低成本、无毒、饱和蒸气压低、热稳定性好、导电性好等优点;现已在有机合成、材料化学、电化学、生物质降解、催化等多个领域得到广泛应用。近年来;随着现代社会对高效能量存储和换热方面需求不断增加;低共熔溶剂在储能与传热等领域的应用受到研究人员的广泛关注。从“储与传”的角度详细综述了近年来低共熔溶剂在储能与传热方面的研究进展;从不同能量传递形式的角度出发主要分为以下两个部分:作为低共熔相变储能材料满足对潜热、相变温度及稳定性等方面的要求;作为传热工质满足对高效传热的需求。     

交织网状小通道热沉的传热特性

为应对微电子设备日益增长的散热需求,对小通道热沉的流道布置进行了优化,规避了部分流动死区,减少了不必要的流动分支,进而得到了一种换热性能更优的交织方块耦合蜂窝状小通道。通过数值模拟的方法对小通道内纳米流体的流动与换热特性进行了研究,结果表明：改进后的热沉壁面均温降低了2.16 K,与水相比,质量分数为0.5%的纳米流体作为冷却工质时的Nusselt数提高了13.1%,热阻降低了12.4%,最佳工况下小通道整体的综合评价系数PEC达到了1.211。     

高粘变物性流体垂直管内流动传热

对高粘变物性流体管内传热进行了计算机仿真计算.结果表明,高粘流体传热时径向温差很大,采用较小的加热管径可以有效地减小径向温差.     

低压条件下纳米流体的沸腾换热特性

在不同低压压力和不同纳米流体浓度下对光滑传热面上的水基纳米流体的池内沸腾特性进行了试验研究.纳米流体由平均直径50 nm的氧化铜粒子加入去离子水中组成,没有加入任何添加剂.研究主要针对7.2 kPa到100kPa的压力区间和0.1%到2%的质量浓度区间内压力和颗粒浓度对光滑表面沸腾换热特性的影响,研究结果表明:压力对纳米流体的沸腾换热特性有强烈影响,沸腾换热系数和临界热流密度(CHF)强化率随着压力的降低而大幅度增加.纳米流体浓度对沸腾换热系数和临界热流密度(CHF)有重要影响,并且在质量浓度约1%附近存在一个最佳颗粒浓度.研究结果显示由与去离子水相比,质量分数为1%,压力为7.2 kPa的纳米流体在光滑表面上的沸腾换热系数和临界热流密度都得到了显著提高.     

酯化反应釜夹套的传热计算

通过计算液相热媒夹套和气相热媒冷凝夹套的给热系数 ,进行定量的比较。指出应用气相热媒冷凝夹套的优点 ,并对它的设计进行了讨论     

单体Ag纳米流体强化氨水鼓泡吸收特性

为探讨纳米流体对氨水鼓泡吸收传热传质特性的影响,利用自行设计的实验系统进行了不同浓度单体Ag纳米流体基液下的氨水鼓泡吸收实验。实验表明:纳米流体浓度与初始氨水浓度是影响鼓泡吸收过程中传热与传质的关键因素。当单体Ag纳米流体在浓度0.005%～0.020%内、基液中没有添加纳米流体时,5min内随着时间推移,吸收器内溶液温度明显高于添加有纳米流体的情况;氨水鼓泡吸收传质过程中,有效吸收比均大于1.0,随着氨水浓度上升,各浓度纳米流体基液下吸收率逐步减小,有效吸收比逐渐增大,且吸收率和有效吸收比均随着纳米浓度增大而上升,当氨水浓度为20%且纳米流体浓度为0.020%时,单体Ag纳米流体强化氨水鼓泡吸收有效吸收比达到最大值1.55。对实验现象和相关结论进行了可能的机理解释。