水基碳管纳米流体对流换热实验研究

建立了测量纳米流体对流换热系数h的实验系统,在过渡湍流状态下测量了不同碳管含量、不同入口温度以及流速对其对流换热系数的影响,分析了各影响因素的影响程度的大小及作用机理。实验结果表明:碳纳米管的加入改变了水内部的热传递过程,增大了水的管内对流换热系数;相同Re下,随着碳管质量浓度的不断增加,碳管纳米流体的对流换热系数相对基液水显著增加;随着碳管纳米流体入口温度的升高,对流换热系数逐渐增大,增幅变化跟碳管质量浓度有直接关系,例如当碳管质量浓度为0.8、1.0g·L~(-1)时,对流换热系数增幅先增大后减小,而碳管质量浓度达到1.2g·L~(-1)时,对流换热系数增幅加速增大;在碳管质量浓度一定的情况下,纳米流体的流速对h的影响程度比入口温度要大。     

Fe3O4-水纳米流体对流换热特性的实验研究

建立了纳米流体传热性能的测试系统,测试了不同体积分数的Fe3O4-水纳米流体在雷诺数为3 000-10 000内的管内对流换热系数。实验结果表明,在水中添加Fe3O4纳米粒子增大了管内对流换热系数,增加了液体的传热效果;影响纳米流体对流换热系数的主要因素有纳米粒子的浓度及纳米粒子导热系数。     

纳米流体光热转换特性的研究

采用“两步法”制备了两种用于直接吸收式太阳能集热器的纳米流体循环工质.对这两种纳米流体及其基液进行闷晒实验,通过研究其闷晒温度随环境温度的变化情况来判断纳米流体光热转换性能的优劣.结果表明:铝纳米流体升温速率较基液和碳纳米管纳米流体快,闷晒温度高出基液近25℃,高出碳纳米管纳米流体近10℃,显示出很好的光热转换性能.     

纳米流体在电加热器中传热特性的实验研究

对在家用电加热器中使用的4种纳米流体进行对流换热实验研究.采用两步法制备纳米流体,研究不同材料(MgO、SiO2、Al2O3和CuO)和不同浓度(质量分数为0.2％～1.0％)的纳米流体对电加热器换热效率的影响.结果表明,电加热器翅片温度对环境温升影响较大;纳米流体浓度相同时,MgO流体的换热效率最高,SiO2流体的换...     

石墨-水纳米流体对流换热特性的实验研究

使用自行设计的测量纳米流体流动与对流换热性能的实验装置,测量了含有不同体积分数纳米石墨的石墨-水纳米流体雷诺数在3 000~6 500范围内的对流换热系数。实验结果表明:石墨纳米颗粒的加入提高了水的对流换热系数;石墨纳米颗粒在水中的体积分数与对流换热系数近似呈线性关系;努塞尔数Nu随着雷诺数的增大近似线性增大;流动状态下的纳米粒子本身的无规则运动和热散射对对流换热系数的提高有显著影响。     

发动机冷却系统内纳米流体强化换热模拟

为了提高发动机的经济性、可靠性,研究了以纳米流体作为冷却系统内的新型高效换热工质时的传热效果.分别对水、TiO2纳米流体、Al2O3纳米流体和CuO纳米流体的冷却效果进行了模拟研究,得到了冷却系统的换热系数及压力分布图.研究结果表明:TiO2、Al2O3和CuO这3种纳米流体能显著提高发动机的散热性能,与水相比,三者的平均表面换热系数分别提升了10.82%、8.43%和11.24%,而泵功则分别只增加了1.06%、1.30%和1.98%.以纳米流体作为冷却介质时,能以很小的泵功损失增加量带来换热系数的大幅度提高,有利于增强冷却系统的换热.     

炭黑骨胶纳米流体的制备及其光热转换性能

以纳米流体为工作介质的直接光热转换是太阳能利用的重要部分, 纳米流体的制备受到众多研究者的关 注。炭黑具有化学性质稳定, 光谱吸收宽等特点, 作为纳米添加颗粒在太阳光吸收与光热转换领域应用广泛。然 而, 炭黑极易团聚, 影响了其在纳米流体中的推广应用。利用环境友好型的骨胶与炭黑通过球磨法制备炭黑骨胶 纳米复合材料, 提高炭黑在去离子水基液中的分散稳定性。通过扫描电镜(SEM), 紫外- 可见- 近红外分光光度计 (UV-vis-NIR) 和自组装的光热转换装置等对样品性能进行表征。结果表明, 炭黑骨胶纳米流体解决了炭黑易团聚的 问题, 具备较好的分散稳定性和光热转换性能, 质量分数0.006% 的炭黑骨胶纳米流体光热转换效率可达94%, 较去 离子水基液提高了20%。     

ZnO和ZnO/Au纳米流体的制备及光热转换性能

太阳能光热利用是太阳能利用的重要方面,其中,纳米流体光学特性对太阳能光热利用效率起着决定性作用。通过水热法制备不同形貌的ZnO纳米颗粒,再利用硼氢化钠还原法将Au成功还原在ZnO纳米颗粒上,制备出ZnO/Au复合纳米材料。通过SEM、XRD表征ZnO和ZnO/Au纳米粒子的形貌结构与成分。经紫外/可见/近红外吸收光谱测试表明ZnO/Au纳米流体显著提高了在可见光波段的吸收。通过光热转换实验表明,花状ZnO纳米流体的光热转换性能优于棒状ZnO纳米流体, ZnO/Au纳米流体由于Au的等离激元效应,光热转换特性增强。当浓度为1.0 mg/mL时,棒状ZnO/10%Au纳米流体光热转换效率为59%,比纯导热油纳米流体提高16%;当浓度为0.5 mg/mL时,花状ZnO/10%Au纳米流体光热转换效率为71%,比纯导热油纳米流体提高28%。     

微通道内纳米流体的流动与换热特性

以不同浓度的TiO₂-水纳米流体和水为冷却工质,在扇形微通道热沉内进行流动和换热特性模拟和实验研究.模拟采用有限体积法的两相混合模型,搭建了能测量纳米流体流量、进出口压降和温度、底面加热膜温度的实验系统;工质在微通道内的雷诺数处于207~465,加热膜热流密度为2×10⁶W/m².结果显示:在扇形微通道内,纳米流体的摩擦阻力系数随Re变化趋势与水相似,且均比水大;随着Re的增大,各工质的摩擦阻力系数下降.纳米流体的传热性能强于水;随着TiO₂纳米颗粒浓度和Re的增大,Nu升高,纳米流体的强化传热能力随之提高.     

磁场对Fe3O4⁃水纳米流体传热特性的影响

对电加热器中纳米流体的传热效果进行了实验研究,采用两步法制备Fe3O4⁃水纳米流体。此外,还研究了质量分数为0.1%~2.0%的Fe3O4⁃水纳米流体在有/无磁场作用下对电加热器换热效率的影响,探讨了磁场作用下纳米流体的强化换热机理。结果表明,与基液（去离子水）相比,无磁场时质量分数为1.0%的Fe3O4⁃水纳米流体可使环境温度提升18.2%;在外磁场作用下,质量分数为1.0%的Fe3O4⁃水纳米流体可使环境温度提升35.1%。研究结果可为纳米流体在电加热器中的强化传热研究提供重要参考。     

水平圆管表面自然对流换热的数值模拟

大空间水平圆管自然对流换热由于圆管上方存在的羽状区、圆管壁温不能保持绝对一致、测试腔尺寸设计不合理等因素影响而有各种不同解.利用Fluent对大空间水平圆管自然对流换热进行了数值模拟;基于光学理论得到纯背景剪切干涉模拟条纹.将通过数值模拟得到的温度场数据和纯背景剪切干涉模拟条纹进行叠加得到热稳态时的剪切干涉模拟条纹.模拟结果表明:热稳态时的剪切干涉模拟条纹和实验条纹十分类似;将两种条纹进行对比可以检验实验中需要改进的地方,从而得到关于水平圆管自然对流换热更精确解.     

全息干涉法测量低温物体自然对流下的气体温度场

本文采用准直光全息干涉法研究了低温(-13℃)建筑砌块与室温下(8℃)空气自然对流的气体温度场分布情况,给出了清晰的全场等温线条纹图,并进行了定量计算,为制冷设备的结构设计和性能研究及低温物体周围气体温度场分布特点的研究,提供了一种有效的实验研究方法.实验光路简单,灵敏度高,可用白光再现获得彩色条纹.     

外围护结构对建筑空间内对流换热的影响

本文对具有一定厚度外围护结构的建筑空间内的自然对流进行了数值研究.计算采用层流模型具有QVICK 差分格式的和,SIMPLE算法.计算参数范围为:室内空气Prandtl数为0.701;外围护结构与环境内空气导热系数比从0～30;Rayleigh数范围从103～105.计算结果表明,随着外围护结构厚度的增加,换热随之减弱...     

水下控制腔内部自然对流换热特性及其影响因素研究

海洋装备电子控制腔有效散热能力是其持续工作的重要保证。以含内热源的封闭腔体为研究对象,采用基于Boussinesq近似的零方程模型对腔内空气的湍流自然对流进行建模,并使用有限体积法完成数值计算,分析了腔体内部温度分布和空气流动规律。结合控制腔功能设计要求,着重讨论了热源不同位置,铝合金隔板厚度和间距等因素对气密腔体内自然对流散热效果的影响规律。研究的结果为海底长周期运行装备控制腔热设计提供了参考依据。     

任意倾斜角度下平行平板封闭夹层自然对流换热实验研究

通过实验，在温差从10℃到90℃，夹层间距从0．01m至0．08m，空气层与水平面夹角在0°～90°变化范围内，全面分析了夹层温差、夹角、Re数、间距、纵深比等因素对换热的影响．拟合出了各角度下的准则方程式，并在θ＞60°时，用（1－θ／18O）n来体现角度变化对换热的影响，避免出现90°时准则式与其它角度下形式无法统一的问题．分析了一定温差、角度下对流换热量随间距的变化关系，给出了最佳间距，从而为工程计算提供了理论依据．     

倾斜平板自然对流传热系数的量纲分析

应用白金汉定理对倾斜平板自然对流传热系数的主要影响因素进行量纲分析,结果表明倾斜平板自然对流换热过程中,倾斜角度对换热的影响可以归结到格拉晓夫数中,并且努谢尔特数为普朗特数和格拉晓夫数的函数。