纳米流体池沸腾传热特性研究
随着现代工业的蓬勃发展,高热流密度换热设备的高效冷却问题倍受关注。

这一问题亟须解决,大大推动了纳米流体沸腾传热这一领域的发展,很多国内外
学者都对此展开了相关研究,目前已有部分成果得以实际应用。

本文对不同重力环境下水基γ-Al2O3纳米流体的传热特性进行了实验研究。

本文成功搭建了纳米流体配制台和纳米流体池沸腾实验系统,并对实验系统的可靠性和重复性进行了验证。

本文在直径分别为0.03mm和0.05mm的铂丝上进行了常重力和过载下的池沸腾传热特性实验研究。

实验研究的主要目的是获得池沸腾传热特性规律以及分析纳米颗粒浓度、分散剂浓度、铂丝直径及过载这些因素对传热特性的影响。

实验中铂丝的合过载范围为0–3.0g,压力为1bar,纳米颗粒浓度为0–
0.01wt%,分散剂SDBS的浓度为0–0.5wt%。

根据常重下获得的实验数据,对纳米颗粒浓度、分散剂浓度和铂丝直径对纳米流体池沸腾传热特性的影响规律进行了分析。

实验结果表明沸腾传热系数随着纳米颗粒浓度的增加先得到强化然后恶化,而CHF随着浓度的增加持续增加;分散剂的添加会在加热丝表面形成烧结层,恶
化了CHF,且随着浓度的增加而恶化程度增加;小尺寸0.03mm铂丝在低热流密度
区的传热系数要高于0.05mm的铂丝,而在高热流密度得到相反的结论,这与气泡的扰动特性有关。

本文进行了过载下纳米流体的沸腾传热实验研究,实验结果表明,过载对纳米流体的传热特性有一定的影响,不同浓度的纳米流体在相同过载
下的CHF得到类似于常重的传热特性,但降低了纳米流体的最佳浓度;同一浓度
纳米流体的传热系数和CHF随着过载增加的的变化规律得到不一致的结论,仍需
进行一步的实验研究;验证实验结果显示加热面上形成的多孔烧结结构是纳米颗粒影响传热的主要机理。