纳米流体池沸腾传热特性研究
CuO-水纳米流体多孔球层池沸腾传热特性
2016年第35卷第8期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·2381·化工进展CuO-水纳米流体多孔球层池沸腾传热特性祝啸，陈威，李林星（上海海事大学商船学院，上海 201306）摘要：对CuO-水纳米流体在6mm多孔球层内进行池沸腾实验研究。
实验使用了40nm的CuO纳米颗粒，加以不同浓度的十二烷基苯磺酸钠（SDBS）作为表面活性剂，配成多种不同配比关系的纳米流体。
实验结果表明，当表面活性剂浓度与纳米颗粒浓度在0.01%～0.03%（质量分数，下同）之间变化时，两者浓度相近的纳米流体稳定性较好，沸腾传热效果高。
其中表面活性剂浓度略高于CuO浓度时，传热效果较好，在SDBS浓度为0.03%、CuO浓度为0.02%时达到最大，为41670W/(m2·K)；而纳米颗粒浓度增大时，根据其对纳米流体的稳定性和沉降效应的影响，在不同程度上可增强或削弱沸腾传热。
同时对纳米流体的池沸腾进行可视化研究，利用气泡脱离特性对实验结果作了诠释。
所得结果可为纳米流体在多孔球层的池沸腾传热特性研究提供有益的研究数据。
关键词：纳米流体；表面活性剂；池沸腾；多孔介质；传热中图分类号：TK 124 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）08–2381–06DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.08.12An experimental investigation on heat transfer performance of CuO-H2O nanofluid pool boiling with porous bead-packed structuresZHU Xiao，CHEN Wei，LI Linxing（School of Merchant Marine，Shanghai Maritime University，Shanghai 201306，China）Abstract：Heat transfer performance of nanofluids in nucleate pool boiling was experimentally investigated in 6 mm copper beads. The nanofluid was prepared by dispersing the 40nm CuO nanoparticles in the base fluid water by using sodium dodecyl benzene sulphate（SDBS）as the surfactants，and both the proportion of the mass fraction were different. Experimental results showed that the nanofluid is in stability and has a good heat transfer performance at the same concentration ranges from 0.01% to 0.03% of nanoparticles and surfactants.The nanofluid could transfer heat more effectively at the slightly higher concentration of surfactants. The best heat transfer coefficient from the range above was 41670W/(m2·K)，where the concentration of CuO and SDBS were 0.02% and 0.03%，respectively. The sedimentation occurred obviously at the larger proportion of nanoparticles，which could enhance or weaken the boiling heat transfer at the different grade. The visualization research of nanofluid pool boiling was also investigated. It could interpret experimental results by analyzing the detachment characteristics of boiling bubble. All these results in this paper can be supplied for the research of nanofluid pool boiling on porous bead-packed structures with useful experimental data.Key words：nanofluid；surfactants；pool boiling；porous media；heat transfer纳米流体自1995年[1]问世以来，在热科学及能源科学领域一直受着研究人员的关注。
zno纳米流体传热特性实验研究
zno纳米流体传热特性实验研究
最近，纳米流体在真空环境中传热特性实验研究得到迅速发展。
纳米流体，即纳米颗粒流体，是由纳米尺度颗粒结成的流体，经过特殊处理的纳米材料。
它们的特性与常规流体完全不同，具有极大的应用潜力。
纳米流体具有优异的传热性能，可以有效地传递能量。
在真空环境中，纳米流体的导热性能会得到更大的改善，其传热效率会大大提高。
因此，纳米流体在真空环境中的传热特性研究很有必要。
为了研究纳米流体在真空环境中传热特性，我们设计并建造了一种真空实验装置。
该装置由一个有效空间和蒸发室两部分组成，有效空间容纳了纳米流体，蒸发室配置在有效空间的一端，可通过加入加热源来实现空间真空度的控制。
在该实验装置中，纳米流体被加热后，热量会从蒸发室传到有效空间。
另外，我们还通过无线传感器系统，实时监测空间热流强度。
我们用这些数据来计算纳米流体在真空环境下的传热系数。
实验结果表明，纳米流体在真空环境中传热特性要比常规流体有较大改善。
纳米流体的传热率和传热系数分别比常规流体提高了30%和40%。
这表明，纳米流体在真空环境下的传热效率更高。
在未来，纳米流体在真空环境传热特性研究可以有更大发展空间。
总之，本文通过实验研究了纳米流体在真空环境中传热特性，结果表明，纳米流体的传热性能比常规流体有较大改善，在未来纳米流体在真空环境中的传热特性研究有巨大发展前景。
本文的研究结果，
为其他类似研究以及应用提供了参考依据。
δ-Al_2O_3-R141b纳米流体的池内核态沸腾传热特性
ＴＡＮ Ｇ ａ Ｘｉ ｏ， ＤＩ ＡＯ ｎ ａ， ＺＨ ＡＯ ｏ ｕａ， ＺＨ ＡＮＧ Ｙａ ｈｕ Ｙａ ｈ
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第６卷 ３
第 １ 期
化
工 学
报
Ｖｏ１ ３ Ｎ０ ．６ ．１
２１ ０ ２年 １月
纳米流体传热特性及其在能源领域的应用研究
纳米流体传热特性及其在能源领域的应用研究近年来，纳米技术的不断发展为传热领域带来了新的机遇和挑战，纳米流体的出现为热传导增加了一个新的维度，其具有高热导率、高稳定性、低泵压和热阻等优势。
纳米流体作为一种新型的介质材料，不仅在热管、热沉、散热器等领域有广泛的应用，而且在能源领域展现出越来越广阔的应用前景。
一、纳米流体传热特性纳米流体的热传导性质来自于其微观结构和基础物理学特性。
纳米流体的微小颗粒可以在介质内自由移动，颗粒与介质之间的相互作用会改变介质的物理性质，从而导致热传导特性的改变。
纳米流体的热传导性质主要包括高热导率以及对热阻的降低，这些特点使得纳米流体能够应用于各种高效的传热装置。
1. 高热导率与传统流体相比，纳米流体的热导率增加了数倍。
其主要原因是纳米流体颗粒的体积较小，表面积较大，导致更多的热量通过颗粒表面传递。
此外，纳米颗粒的形态特征以及热辐射效应也会影响热传导率。
2. 低热阻纳米流体由于具有高热导率的特性，往往能够降低传热系统的热阻。
随着纳米流体颗粒浓度的增加，热阻会更加明显地降低，从而实现更高效的传热。
二、纳米流体在能源领域的应用研究纳米流体在能源领域的应用研究主要集中在两个方面：一是在太阳能领域，二是在核能领域。
1. 太阳能领域太阳能的转换效率一直是能源领域的研究热点之一。
纳米颗粒的介入可以提高太阳能转换的效率。
近年来，研究人员将纳米流体应用于太阳能转换器件中，发现纳米流体中的颗粒可以提高光吸收和光散射的作用，增强太阳能电池板的效率。
2. 核能领域核反应堆在反应过程中产生了大量的热能，需要通过散热的方式来处理。
纳米流体具有高热传导的特性，可以在核能领域应用于液态金属散热器中。
研究人员通过实验发现，液态钠与纳米颗粒制成的纳米流体的散热效率高达30%以上，比传统散热器高出3倍。
三、总结纳米流体的出现为传热领域带来了新的机遇和挑战。
纳米流体具有高热传导、低泵压和稳定性等优点，在能源领域的应用研究中具有广泛的应用前景。
微槽内纳米流体沸腾传热特性实验
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald56随着科技的发展，电子设备产生的局部高热流成为了电子设备热控制所面临的重要问题，纳米流体技术为这类问题的解决提供了新思路。
纳米流体，是将1～100 n m 的金属或非金属的固体颗粒分散在液体中形成的一种悬浮液。
在流动状态下，固体颗粒可以明显改变流体的热量传输特性，为强化微细尺度对流换热创造了条件[1]。
纳米流体的微尺度传热问题已经成为传热传质领域的一个热点。
国内外对纳米流体微槽道两相流动的换热特性做了一系列的研究，但目前对涡旋微槽道的研究较少。
而涡旋微槽道由于流道是弯曲的，流体在流动过程中产生的“二次流”可有效对抗过载效应。
因此深入研究纳米流体在涡旋微槽道换热特性是十分必要的。
1 实验装置1.1 纳米流体的制备DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2016.17.056微槽内纳米流体沸腾传热特性实验张亚海(哈尔滨飞机工业集团有限责任公司客户服务部 黑龙江哈尔滨 150066)摘 要：以Al 2O 3-水纳米流体为工质，进行了纳米流体涡旋微槽道的沸腾两相传热性能实验研究，分析了质量流量、出口干度、Al 2O 3粒子体积浓度对传热系数的影响。
结果表明流体的质量流速和粒子浓度都会对纳米流体的传热特性产生影响，出口干度对传热影响甚微。
关键词：纳米流体 微槽 沸腾 实验中图分类号：TB131文献标识码：A文章编号：1674-098X(2016)06(b)-0056-02图1 涡旋微槽结构示意图图2 沸腾两相实验系统示意图图3 沸腾换热系数随质量流量的变化图4 沸腾换热系数随干度的变化工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald57此实验采用的是两步法制备纳米流体，在制备前先在水中加入了一定量的醋酸作为分散剂，然后将13 n m 的A l 2O 3纳米粒子分散到水中，制备成A l 2O 3-水纳米流体，配制好再经过超声波振荡器进行超声振荡，使其能更加稳定。
纳米流体沸腾传热研究进展
纳米流体沸腾传热研究进展姚寿广;董招生【摘要】综述近年来纳米流体在池沸腾和流动沸腾传热领域的实验研究和数值模拟研究。
实验包括纳米流体沸腾传热的临界热流密度、沸腾换热系数以及换热机理方面的研究，并简要分析纳米流体强化或弱化沸腾传热的主要原因。
数值模拟主要介绍格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method，LBM）在纳米流体沸腾传热领域的最新研究进展，包括基于不同的LBM模型模拟气泡产生、成长到脱离壁面的过程，对气泡的脱离直径和频率进行分析。
最后展望纳米流体沸腾传热的发展方向。
%This paper presents the latest researches on the heat transfer of pool boiling and flow boiling in the re-cent years.The studies on the critical heat flux,heat transfer coefficient and mechanism are included in the ex-perimental researches on the heat transfer of boiling.Moreover,the main reasons are briefly analyzed why the nanofluids enhance or deteriorate the heat transfer in comparison to base fluid.Then,this paper presents a re-view of recent numerical simulation researches on the boiling heat transfer behavior of nanofluids based on LBM. With different LBMmodels,the nucleation and growth of bubbles and departure from the wall are simulated and investigated as well as the departure diameter and release period.Finally,several topics worthy of attention for future investigations are identified.【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(031)001【总页数】6页(P49-54)【关键词】纳米流体;强化传热;沸腾换热;数值模拟【作者】姚寿广;董招生【作者单位】江苏科技大学能源与动力工程学院，镇江 212003;江苏科技大学能源与动力工程学院，镇江 212003【正文语种】中文【中图分类】TK172.4随着科学技术的飞速发展,工业界对研制出紧凑、轻量和高效的热交换设备提出了迫切的要求,发展高热导率和传热性能良好的换热工质已经成为换热设备中强化传热技术的研究热点之一[1]．纳米材料因具有小尺寸、大比表面积以及独特的光、磁、电、化学和机械特性,为强化传热提供了新的有效途径．自1995年美国Argonne国家实验室提出纳米流体作为强化传热介质以来,将纳米流体作为流动工质应用于各类紧凑型换热冷板或换热器，从而提高其传热性能,在电子设备散热及紧凑式换热器上已展示出良好的应用效果[2]．文中主要研究近期纳米流体在强化沸腾换热领域实验研究和数值模拟的进展．纳米流体的导热系数高于基液并能提高单相流体换热能力,而沸腾作为有效的强化换热手段,纳米流体沸腾传热的机理十分复杂,纳米流体沸腾是否强化换热,不同研究者得出了不同甚至完全相反的结果[3]．1.1 沸腾换热的实验研究文献[4]研究了Al2O3/H2O纳米流体的池沸腾传热特性,采用NiCr丝作为加热面,纳米颗粒的体积分数为0.01 %～0.1 %．结果发现，在每一个体积分数下,纳米流体的临界热流密度(critical heat flux,CHF)都比纯水有所提高,而且随着体积分数的增加而增加,最高可提高48%．文中研究得出纳米流体CHF的提高主要是由于池沸腾时纳米颗粒沉积在加热表面形成一层多孔的涂层,多孔涂层增加汽化核心所需要的微穴，并且纳米颗粒的沉积形成多孔介质,从而进一步强化换热,文中通过测量加热表面的粗糙度和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)图像证实此观点．文献[5]对γ-Al2O3/CMC非牛顿纳米流体的池沸腾传热特性进行实验研究．结果表明：CMC溶液的核态沸腾的传热系数随着CMC浓度的升高而降低,但是在CMC较低浓度情况下,由于溶液的流变特性的变化,沸腾换热系数会有小幅提升．在CMC溶液中添加纳米粒子后,沸腾表面的温度降低,沸腾传热系数升高,而且随着纳米粒子质量浓度的升高,强化传热效果更加明显．文中认为影响纳米流体沸腾传热效果的因素中存在不同和对立的因素,如溶液的粘度,纳米颗粒与加热表面和气泡的冲突．对比与非牛顿流体基液,这些因素的不同组合作用导致非牛顿纳米流体有更好的强化传热表现．文献[6]研究低浓度(≤1 g/L)Al2O3/H2O纳米流体的池沸腾特性,结果发现：当纳米粒子的浓度低于0.025 g/L时,纳米流体的CHF较纯水都有提高,而且CHF随着纳米粒子浓度的升高而升高；当浓度为0.025 g/L时,纳米流体的CHF较纯水有80%的提高；当浓度大于0.025 g/L时，纳米流体的CHF大小不变,但是壁面的过热温度增大,说明池沸腾传热系数降低．文献[7]研究TiO2纳米流体的浓度、加热表面的材料和粗糙度对沸腾的影响．Cu、Al制成水平的圆盘作为加热面,表面粗糙度为0.2 μm和4 μm,纳米颗粒的体积浓度分别为0.000 05、0.000 1、0.000 5、0.005、0.01．结果发现,铜圆盘作为加热表面，浓度为0.000 1的纳米流体的传热系数较基液有所提高,且粗糙度为0.2μm时提高约为15%,粗糙度为4 μm时提高约为4%;当浓度超过0.000 1时,传热系数在两种粗糙度下均小于基液的传热系数,文中得出浓度小于0.000 1时,沸腾产生的向上微对流导致纳米粒子无法沉积进而强化传热,当浓度大于0.000 1时,纳米离子沉积在表面,增加了热阻,所以恶化传热过程．另外，同样的粗糙度,Al比Cu有更高的沸腾传热系数,而且无论加热表面哪种材质，粗糙度为4 μm时的传热系数要比0.2 μm时的大,这是由于粗糙的表面增加了沸腾的汽化核心,强化传热．文献[8]研究δ-Al2O3/R141b纳米流体的池内核态沸特性,将平均粒径为20 nm 的δ-Al2O3纳米粉添加到制冷工质R141b中制备体积分数为0.001%、0.01%、0.1 %的纳米流体,沸腾表面为2000#砂纸打磨光滑的铜表面．实验表明：纳米流体强化了沸腾传热特性,且强化倍数随着纳米流体浓度的增加而增大．体积分数0.1 %纳米流体的沸腾传热系数比基液增大了50.2 %,分析认为表面颗粒沉积是强化换热的主要因素．沉积颗粒的粒径可能比原沸腾表面的粗糙度大,覆盖在表面上增大了表面局部粗糙度,从而强化了沸腾传热系数．文献[9]研究Al2O3/H2O纳米流体的池沸腾传热性能和现象．纳米颗粒的平均直径为47 nm,沸腾表面为用2000#砂纸打磨过的水平矩形光滑的铜板,纳米流体的体积浓度分别为0.5%、1%、2%、4%,并用超声波振荡以确保稳定性,实验结果发现,纳米流体在自然对流和核态沸腾阶段的换热系数比纯水有所降低,而且随着纳米粒子浓度的升高,降幅增大．同时还对纳米流体的CHF进行测量,结果发现在水平加热面上的CHF提升32 %．分析认为纳米颗粒的沉积改变了表面的粗糙度,在沸腾表面形成一层纳米膜,导致沸腾表面的汽化核心减少,所以传热效果恶化．文献[10]对Al2O3/乙二醇纳米流体(质量分数为0.1%～0.3%)进行池沸腾换热特性实验研究,分析热流密度、沸腾表面的粗糙度、纳米流体的浓度以及污垢的热阻分别对纳米流体池沸腾换热系数的影响．实验结果表明：① 纳米流体在自然对流和核态沸腾阶段,沸腾传热系数随着热流密度的升高而增大,但是核态沸腾阶段传热系数增加更明显,文中认为主要的原因是核态沸腾产生的气泡将大部分热量从加热壁面传递给液体,而液体的湍动和局部扰动则是次要因素;② 纳米流体的传热系数随着纳米颗粒的浓度增加而减小,文中认为,随着浓度的增加,纳米流体颗粒在沸腾表面沉积,导致了沸腾表面的粗糙度降低,汽化核心的数量减少,还有气泡的导热系数低,导致热量传递恶化,所以沸腾传热系数降低．文献[11]实验研究了R-134a和R-134a/POE混合液分别与SiO2、CuO制成的纳米流体的流动沸腾的换热情况．结果发现，SiO2/R-134a纳米流体流动沸腾换热系数相比于基液有所减小,由于沸腾表面形成的纳米颗粒膜和纳米颗粒不稳定性导致纳米颗粒团聚是阻碍热交换的原因．但是在CuO/R-134a/POE纳米流体中,换热系数随着纳米颗粒体积分数的增加而增大,而且纳米颗粒对纳米流体流动沸腾压降的影响很小,几乎可以忽略,因此，纳米颗粒的浓度太低,不至于影响流体的动力粘度．文献[12-13]研究以制冷剂R113为基液的纳米流体水平管内流动沸腾的传热特性,纳米粒子CuO平均粒径为40 nm,质量分数为0～0.5 %．实验结果表明,纳米流体在光滑管内的流动沸腾传热系数比基液大,最大可以提高29.7 %,分析认为纳米粒子的扰动减薄了边界层的厚度和纳米粒子表面生成分子吸附膜是强化传热的主要原因．但是与此同时管内的压降比纯制冷剂增大,而且随着粒子浓度的增加而增加．文献[14]研究不同纳米粒子(Cu、Al、Al2O3、CuO)与制冷剂R141b制备的纳米流体(质量分数为0.1%、0.2%、0.3%)在水平热管内的流动沸腾换热特性,以及质量流量对沸腾的影响．结果表明：随着纳米颗粒浓度的增加,沸腾换热系数增大,而且其中0.3%的Cu/R141b纳米流体的强化换热效果较好,达到49%,这是由于Cu 的导热系数最大造成的．上述实验结果表明：纳米流体是否强化沸腾传热与纳米流体的性质(纳米颗粒的种类、大小、浓度以及稳定性等),基液的性质(粘度、表面张力等)和沸腾表面特性(粗糙度、润湿性能)等因素有关;这些因素的相互作用,不同配合也决定着纳米流体是否强化传热以及强化强度的大小．但是,目前的实验研究并未考虑到纳米颗粒不同的制备方法对其传热性能的影响,所以有必要结合纳米颗粒的制备、纳米颗粒的稳定性进行实验研究．1.2 纳米流体沸腾换热机理的研究由于影响因素复杂性,加上实验研究自身的局限,目前还未能清楚阐述纳米流体强化沸腾换热的机理,所以需要进一步展开大量的实验研究工作．文献[15]对Al2O3/H2O纳米流体在加热壁面的强制对流沸腾换热的CHF进行实验研究,结果表明，纳米流体的CHF相比于纯水提高,并且随着液流速度的提高而提高．研究认为纳米颗粒沉积导致壁面的湿润性发生变化,并通过SEM图像得以证明．文献[16]通过对不同类型纳米流体的过冷流动沸腾传热研究也得出相同的结论．文献[17]对纳米流体的核态沸腾中纳米颗粒的尺寸相对于沸腾表面的粗糙度进行综述并研究,重点探讨了纳米粒子的直径相对表面粗糙度对沸腾传热的影响．当加热壁面的粗糙度和纳米颗粒的尺寸差不多时,核态沸腾汽化核心减少,传热恶化;当壁面粗糙度和纳米颗粒的尺寸相差甚远的时候,由于汽化核心增加或者减小数量非常少,强化传热．文献[18]研究纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾机理,研究表明,纳米颗粒的加入对基液池内泡状沸腾换热过程有正反两方面的影响:一方面,纳米颗粒悬浮液有效导热系数较基液有了很大的提高,颗粒的加入减小了液体的表面张力,减少了沸腾过热度,从而强化液体内部换热过程;另一方面,颗粒的团聚以及液体粘度的变大易造成颗粒的沉积,颗粒的沉积和对凹坑的充填减小原加热表面的凹坑口径和数量,沸腾过热度变大,削弱沸腾换热．对于不同性质颗粒、不同浓度、不同热流密度的情况下,纳米流体沸腾换热的强化或恶化,是这些因素综合作用的结果．文献[19]从纳米流体沸腾核化的热力学角度探讨纳米流体更容易核化的主要原因是颗粒在界面处的聚集,有效降低了气液界面自由能．文献[20]从两个方面阐述纳米流体导热系数的强化机理:一是纳米颗粒改变液体的结构,使液体变成液-固两相悬浮液,影响了纳米流体内部的能量传递过程;二是由悬浮于基液中的纳米粒子随机布朗运动引起并促进了流体内部的微扰动,从而增强了纳米颗粒与基液之间的能量传递速率．综上实验研究,目前对于纳米流体沸腾换热机理的研究主要在以下几个方面:① 纳米颗粒沉积表面改变润湿性能;② 纳米颗粒的粒径与表面粗糙度的匹配;③ 纳米颗粒导热特性和纳米流体的粘度以及表面张力;④ 两相界面的自由能;⑤ 纳米粒子的布朗运动．但是目前还不清楚传热的机制,对于探究纳米流体强化传热的机理,还需要从纳米颗粒的稳定性、沉积表面的润湿性能和毛细结构、纳米流体的导热系数、表面张力和粘度、纳米流体的运动以及气泡动力学这几个方面进行研究．数值模拟作为研究手段之一,在深入研究多相流机理方面扮演着重要的角色．目前多相流换热的数值模拟方法主要分为界面追踪和界面捕捉两类,界面追踪是将每相分开考虑,该方法精度高,稳定性好,但是该方法难以处理激烈的、不规则变形，并且用该方法模拟3D情况比较复杂;界面捕捉的方法有VOF、level-set和phase-field,其中phase-field是基于扩散界面模型而提出,主要用于晶体生长和凝固．在众多的方法中,LBM由于具有处理、分析复杂流体的潜力而广受关注,一些学者已经采用这种方法进行了多相流的相关研究．文献[21]通过LBM的数值模拟研究微尺度池沸腾中热流密度、湿润性和重力对气泡脱离3种不同结构壁面的直径和释放频率的影响．研究发现气泡脱离的直径随着接触角的增加而线性增加,而且壁面的粗糙度会减缓增加的幅度．气泡直径可以大致看成是热流密度的线性函数,加热壁面的洞穴影响这个函数的系数大小．如果考虑壁面的导热和洞穴,发现气泡脱离频率是接触角的单调升函数,可以用抛物线近似表达．文献[22]研究了气液间的相变换热,通过在伪势模型中添加新的能源项来提高数值稳定性,并采用该模型模拟水平壁面上气泡的生成和分离过程．文献[23]基于相变传热模型,用LBM模拟光滑亲水表面添加疏水点后的整个沸腾过程,研究发现疏水点的添加增加了核化气泡,减少了成核时间,强化了沸腾传热,同时提高了沸腾的CHF,其原因是疏水点调节气泡在壁面的伸展．至于热流密度和温度的变化,发现生成气泡下面的疏水区域的热流密度很高,而且在三相交接处的热流密度最大但是温度最低．文献[24]采用多相流稳定模型模拟过热壁面的气泡生成和脱离过程,讨论了密度、重力、表面张力、接触角和壁面过热度对气泡脱离直径和频率的影响．模拟结果和实验关联式很好的吻合,结果表明接触角对气泡脱离直径几乎没影响,但是随着密度比的增加,气泡直径将减小,气泡的释放周期随着密度比的增加而延长．气泡生成的过程中,气泡的过热度分布不均,但气泡脱离之后,气泡温度下降到略低于饱和温度,气泡直径随着气泡上升逐渐增大．文献[25]对微通道流动沸腾换热的气泡进行研究,将多相模型与热格子LBM结合，提出一个混合模型来自动捕捉界面变化,模拟结果表明气泡的成长阻碍了流动的发展,导致流动阻力增加,直至气泡脱离壁面;气泡周围的相变潜热的消耗强化了传热过程,但是正在成核的气泡与脱离壁面的气泡结合会导致气泡过早脱离壁面,在某种程度上限制了传热效率．文献[26]提出一种不可融合、大密度比的两相流LBM模型,基于这种方法模拟了气泡流的复杂结构和速度场,模拟结果与理论解符合较好．文献[27]耦合多相模型和Inamuro 的LBM模型模拟了重力加速度对气泡的成长和脱离过程的影响．文献[28]用多相模型结合相变模型模拟了重力加速度、接触角等对气泡生长过程的影响．文献[29]提出将Inamuro模型和文献[30]所提模型耦合来模拟气泡的形成、上升和脱离过程,研究了接触角、热流密度和加热壁面的长度对气泡离开壁面时间和直径的影响,发现接触角的增大、重力的减小以及热流密度的增加可以增加气泡脱离壁面的直径,伸展壁面的长度也能够明显增加气泡脱离时的直径,并指出当小气泡上升时受到很大的重力,则气泡将消失．文献[31]将LBM和有限体积法(finite volume method,FVM)结合,认为该模型存在三大优势:① 从宏观参数到LBM分布函数,形成了统一的重构算子;② 该模型可以解决LBM中密度变化和FVM中不连续的问题;③ LBM和FVM之间时间的耦合可以解决模拟不稳定性的问题．文中用该方法做了3个案例,分别是高斯脉冲的对流扩散、流体在圆柱体表面的流动和方腔内不稳定的自然对流,证明了该方法的灵活性与可行性．目前研究纳米流体强化换热的LBM模拟多集中于单相流体换热,如文献[32]采用LBM中双分布函数模型,模拟矩形腔内Al2O3/H2O纳米流体的Rayleigh-Benard 对流,但是进一步考虑纳米流体沸腾相变换热的LBM模拟研究还很少,仅有文献[33-35]基于伪势模型,通过加入纳米颗粒的布朗力和范德瓦尔力,构建适合模拟纳米流体等温相分离的LBM模型，并以此纳米流体LBM模型为基础耦合相变方程,建立一种能够描述纳米流体气液相变的多组分多相LBM模型;在大密度比模型基础上,耦合Inamuro的传热模型,根据纳米流体物性参数修改平衡态方程,建立描述纳米流体沸腾换热的单组分多相格子Boltzmann模型，模拟纳米流体沸腾过程中气泡成长及脱离过程．从已有研究工作看,基于LBM模拟纳米流体沸腾相变换热的基础研究较少,当前的研究大多把纳米流体看成是一种单组分单相的均质流体,这与实际的纳米流体有所出入,所以还应从以下几个方面进行大量的研究工作:① 将纳米流体做多组分处理,把纳米颗粒看作一个组分,基液看作另一种组分,考虑纳米颗粒所受到的布朗力、范德瓦尔力等;② 由于沸腾换热的机理复杂性,还应考虑相变过程,所以纳米流体的沸腾换热是多组分多相的,建立多组分多相LBM模型对研究其沸腾传热机理必不可少;③ 结合气泡动力学、沸腾表面的润湿性能以及纳米流体的粘度和表面张力等因素,模拟出纳米流体沸腾换热过程,并探讨各因素对换热的影响．从目前的实验研究和数值模拟来看,纳米流体能否强化沸腾传热还不能一概而论,但是基于单相纳米流体强化传热的共识,纳米流体强化沸腾传热的潜力得到大多学者的认同．虽然对纳米流体强化沸腾传热机理的理解是不充分的,但对于纳米流体沸腾CHF的研究结果却一致是增大的,目前认为主要原因是纳米颗粒沉积改变沸腾表面的微观形态结构,进而增强壁面的湿润性、粗糙度和虹吸作用．而对于提高纳米流体沸腾传热系数的研究结果却是对立的,由于纳米颗粒的种类、尺寸、浓度、沸腾表面的特性、热物性的改变等多种因素共同影响纳米流体的换热性能．强化沸腾传热的主要原因有:添加纳米颗粒增加了汽化核心;纳米颗粒的扰动降低了边界层厚度,减小了热阻;弱化传热的主要集中在纳米颗粒沉积表面形成纳米膜,增大热阻,减小沸腾的汽化核心等．由于纳米流体的复杂性,至今没有彻底清楚纳米流体强化传热的机理．为了理解纳米流体沸腾传热的机理,还可从以下几个方面进行实验或数值模拟的研究:① 制备能够长时稳定的纳米流体;② 结合沸腾表面特性(润湿度、粗糙度)和纳米颗粒(尺寸、浓度)相互作用的研究;③ 结合气泡动力学和流体的粘度、表面张力研究对沸腾的影响;④ 建立起可以预测纳米流体沸腾换热系数、CHF、压降、热阻的实验关联式,为工程应用提供参考依据．【相关文献】[1] 杨波,王姣,刘军. 碳纳米流体强化传热研究[J]. 强激光与粒子束,2014,26(5):1-3. 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纳米流体及表面活性剂对沸腾换热的影响
3.添加外表活性剂强化换热
➢ Zhang和Manglik等研究了活性剂溶液在沸腾表面的润湿 特性，发现当活性剂溶液质量分数达到一定值后，溶液 在沸腾表面的接触角会有最低值且不再随质量分数的增 加而升高
效果
刘振华等
20092010
CuO-水 碳纳米管-水
水平方形铜表面
强化
Kathiravan等 2010
Cu-水
水平方形不锈钢表面
恶化
Kwark 等 Soltani等 Suriyawong等
You等 Kim等
Jr等
2010 2010 2010 2003 2004
2005
Al2O3-水 Al2O3-水
TiO2-水
纳米流体对池内沸腾沸腾换热系数的影响（1）
4作.纳者 米流体年份强化纳换米流热体
李春辉等
2005
SiO2-水
传热面
水平铂丝表面 水平圆管D 20 mm
施明恒等
2002-2006
Fe-水 Al2O3-水
水平圆形铜表面
周定纬等 2001-2004 Cu-丙酮 水平铜管表D20-d16mm
Wen等
2005
2.常用强化换热方法
沸腾换热强化管外表结构示意
3.添加外表活性剂强化换热
外 表 活 性 剂
活性剂 是一大类有机化合物，包括疏水 基团和亲水基团两局部，添加使用时会 形成胶束，溶液中开始形成胶束的最低 活性剂浓度称临界胶束浓度(CMC)
zno纳米流体传热特性实验研究
zno纳米流体传热特性实验研究随着科技的发展，纳米材料已经成为世界上最重要和有前景的技术领域之一。
ZnO纳米材料已广泛应用于光电、储能、药物控释、医学诊断和治疗以及环境污染控制等领域。
其中，传热性能的研究是ZnO纳米材料的关键科学问题。
因此，以ZnO纳米材料为核心进行关于热传导特性的研究是很有必要的。
ZnO纳米流体传热性能实验研究，是利用恒定容量热量扩散测量仪（CVD）来实现的，主要是测量ZnO纳米液体的热传导系数。
实验中，对ZnO纳米液体进行了红外热分析、光度测定、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）等分析，以确定其结构和特性。
同时，利用CVD实验记录的数据，从实验结果中获取了ZnO纳米流体的热传导系数。
结果表明，随着温度的升高，ZnO纳米流体的热传导系数约为4.7×10-4W/mK。
此外，当温度介于30°C和120°C之间时，ZnO纳米流体的热传导系数会随温度变化而变化，然而，当温度超过120°C 时，ZnO纳米流体的热传导系数似乎已经收敛至一个常数值。
影响纳米流体热传导性能的因素有很多，如纳米材料的形状和粒度、温度、pH值、浓度等。
因此，为了更好地理解ZnO纳米流体的热传导性能，以及如何控制热传导性能，必须对ZnO纳米流体中影响较大的因素逐一进行深入研究。
本研究中，ZnO纳米流体的热传导系数由实验获取，表明，当温度低于120°C时，ZnO纳米流体的热传导系数会随温度变化而变化，当温度超过120°C时，ZnO纳米流体的热传导系数开始收敛至一个常数值。
热传导系数的测量可以为未来的热管理设计和机械设计提供有益的热传导性能参考。
总之，通过本研究，从实验中获取了ZnO纳米流体的热传导系数，分析了不同温度下的热传导性能，并且表明温度对热传导的影响，为将来的热传导设计和机械设计提供了参考。
另外，还有更多关于ZnO 纳米流体热传导性能的研究有待进一步探索和开发。
《2024年微管道中纳米流体流动及传热研究》范文
《微管道中纳米流体流动及传热研究》篇一一、引言在科技日益发展的今天，微纳米技术的发展与纳米科学技术的广泛应用正引发科研人员极大的关注。
这其中，关于微管道中纳米流体流动与传热的研究尤为重要。
微管道的尺度缩小为纳米级别，为流体的流动与传热提供了全新的研究平台。
本文旨在深入探讨微管道中纳米流体的流动特性及其传热机制，为进一步优化微纳流体技术提供理论支持。
二、微管道中纳米流体的流动特性1. 纳米流体的定义与特性纳米流体是一种新型的流体材料，其基本特性在于其内部含有纳米级别的固体颗粒。
这些颗粒的尺寸远小于传统流体的颗粒，因此具有独特的物理和化学性质。
在微管道中，这些纳米颗粒的分布和运动对流体的整体流动特性产生重要影响。
2. 流动特性分析在微管道中，由于尺度效应和表面效应的作用，纳米流体的流动特性与传统的流体有很大的差异。
流体的速度分布、粘度变化、剪切力分布等因素均需重新考量。
研究人员利用高精度的实验设备与计算流体动力学模型（CFD）等手段，对这些特性进行深入的分析和研究。
三、微管道中纳米流体的传热机制1. 传热特性的影响因素微管道中的纳米流体由于其高比热容和优良的热导率，具有显著的传热特性。
其传热性能受多种因素影响，包括纳米颗粒的种类、大小、形状以及浓度等。
此外，流体的流动状态和微管道的材质和结构也对传热效果有重要影响。
2. 传热机制的研究方法研究人员通过实验研究和数值模拟两种方式对微管道中纳米流体的传热机制进行研究。
实验研究通过观察和分析流体的温度分布、热流密度等参数，揭示其传热机制。
数值模拟则通过建立复杂的物理模型，模拟流体的传热过程，从而预测和解释实验结果。
四、研究进展与展望随着科技的发展，微管道中纳米流体的流动与传热研究已经取得了显著的进展。
研究者们通过多种方法，揭示了纳米流体在微管道中的流动特性和传热机制。
同时，新的研究方法和手段也不断涌现，如高精度测量技术的开发、新的数值模拟算法等，这些都为深入研究提供了强大的技术支持。
纳米流体沸腾传热研究进展
Ｖ ｏ １ ． ３ １ Ｎ ｏ ． １
Ｆ ｅ ｂ ・ ２ ０ １ ７
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３— ４ ８ ０ ７ ． ２ ０ １ ７ ． Ｏ １ ． ０ １ ０
纳米 流 体 沸腾 传 热研 究进 展
姚寿广 ， 董招 生
Ｌ Ｂ Ｍ模型模拟气泡产生 、 成长到脱离壁面 的过程 ， 对 气泡的脱离直径 和频 率进行分 析． 最 后展望纳米流 体沸腾传 热 的发 展
方 向，
关键 词 ： 纳米流体 ； 强化传热 ； 沸腾换热 ； 数值模拟
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｋ １ ７ ２ ． ４ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ３— ４ ８ ０ ７ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ ０ ４ ９ —０ ６
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｈ ｅ］ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｏ ｆ ｐ ｏ ｏ ｌ ｂｏ ｉ ｌ ｉ ｎｇ ａ ｎ ｄ ｌｏ ｆ ｗ ｂｏ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｒ ｅ — ｃ ｅ ｎｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ．Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｈ ｅ ａ ｔ ｌｕ ｆ ｘ，ｈｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｃ ｏ ｅ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎｔ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ａ ｒ ｅ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕｄ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ － ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｏ ｆ ｂ ｏ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ． Ｍｏ ｒ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｂ ｒ ｉ ｅ ｌｙ ｆ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｗｈ ｙ ｔ ｈｅ ｎ ａ ｎ ｏ ｌ ｆ ｕｉ ｄｓ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｒ ｄｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｉｓ ｒ ｏ ｎ ｔ ｏ ｂ ａ ｓ ｅ ｆｕ ｉ ｄ．Ｔｈ ｅ ｎ，ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ・ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｎ ｕ ｍｅ ｉｃ ｒ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ ｎ ａ ｎ ｏ ｌｕ ｆ ｉ ｄ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＬＢＭ ． Ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ＬＢＭ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ，ｔ ｈ ｅ ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｇ ｒ ｏ ｗｔ ｈ ｏ ｆ ｂ ｕ ｂｂ ｌ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ｈ ｅ ｗａ ｌ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｅ ａ ｓ ｅ ｐ ｅ ｉｏ ｒ ｄ． Ｆ ｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ，ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｔ ｏ ｐ ｉ ｃ ｓ ｗｏ ｔｈ ｒ ｙ ｏ ｆ ａ ｔ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｉ ｄ ｅ ｎ ｔ ｉ ｉｅ ｆ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：ｎａ ｎ ｏ ｌ ｆ ｕｉ ｄ ｓ ， ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｈ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ， ｂｏ ｉ ｌ ｉ ｎｇ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｅ ｒ ， ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
《2024年微管道中纳米流体流动及传热研究》范文
《微管道中纳米流体流动及传热研究》篇一一、引言随着微纳科技的快速发展，微管道中纳米流体的流动与传热研究成为了当前科研的热点领域。
纳米流体的独特性质，如高导热性、良好的稳定性以及优异的传热性能，使其在微尺度传热领域具有广泛的应用前景。
本文旨在探讨微管道中纳米流体的流动特性及其传热机制，为相关领域的研究与应用提供理论支持。
二、纳米流体的基本性质纳米流体是由纳米级颗粒在基础流体中分散形成的悬浮液。
其独特的物理性质，如高导热性、良好的稳定性以及优异的传热性能，使得纳米流体在微尺度传热领域具有显著优势。
此外，纳米流体的流动特性受其颗粒大小、形状、浓度以及基础流体的性质等多种因素影响。
三、微管道中纳米流体的流动特性在微管道中，纳米流体的流动特性受多种因素影响。
首先，纳米颗粒的加入会改变流体的粘度和表面张力，从而影响流体的流动特性。
其次，微管道的尺寸对纳米流体的流动也有显著影响。
随着管道尺寸的减小，纳米流体的流动特性将发生显著变化，如层流与湍流的转变等。
此外，磁场、电场等外部因素也会对纳米流体的流动产生影响。
四、微管道中纳米流体的传热机制在微管道中，纳米流体的传热机制主要包括对流传热和导热。
对流传热主要依赖于流体的流动特性，而导热则与纳米颗粒的导热性能以及其在流体中的分布密切相关。
纳米流体的高导热性主要归因于纳米颗粒的高导热性能以及其在流体中的良好分散性。
此外，微管道的尺寸、形状以及表面性质等也会对纳米流体的传热性能产生影响。
五、实验研究方法与结果分析为了研究微管道中纳米流体的流动及传热特性，可以采用实验与数值模拟相结合的方法。
实验方面，可以制备不同浓度、不同种类纳米颗粒的纳米流体，并通过可视化实验装置观察其在微管道中的流动情况。
同时，可以利用热传导实验装置测量纳米流体在微管道中的传热性能。
数值模拟方面，可以通过建立数学模型，模拟纳米流体在微管道中的流动及传热过程，进一步分析其流动与传热的机理。
通过对实验结果的分析，可以得出以下结论：首先，纳米流体的加入可以显著提高微管道中的传热性能；其次，纳米颗粒的浓度、种类以及微管道的尺寸等因素对传热性能有着重要影响；最后，通过优化纳米流体的制备工艺和调整微管道的结构，可以实现更高效的传热过程。
纳米流体的热物理性质研究
纳米流体的热物理性质研究近年来，随着科技的不断发展，人们对于纳米流体的热物理性质研究越来越深入。
纳米流体是指平均粒径在1至100纳米之间的含有纳米颗粒物体系。
纳米流体的热物理性质如导热系数、比热容、热扩散系数等都与其微观结构有着密切的关系。
因此，对于纳米流体的热物理性质进行深入研究，不仅有助于解决一系列纳米技术领域中的问题，而且也具有广泛的应用前景。
本文将从几个方面对纳米流体的热物理性质进行探究。
一、纳米流体的热导率研究热传导性质是衡量物质传热效率的重要指标。
实验测定表明，纳米流体的热导率与颗粒体积分数、颗粒尺寸、纳米颗粒分散状态和相互作用等因素都有着密切的关系。
研究发现，在纳米流体体系中，当颗粒间距约为1.3倍颗粒半径时，热导率达到峰值。
此外，在低浓度下热导率呈现出线性增长，而在较高浓度下则发生了明显的非线性变化。
纳米流体的热导率研究对于纳米材料的设计和纳米传热技术的开发与应用有着重要价值。
二、纳米流体的比热容研究比热容是指物体单位质量在一定温度下吸热所需的能量。
纳米流体中的纳米颗粒与基体之间的相互作用对比热容的影响较大。
研究表明，在高温下纳米颗粒的物理状态会发生变化，颗粒表面的氧化皮层会变厚，从而导致纳米流体的比热容降低。
此外，一些研究表明，当纳米颗粒体积分数很小时，纳米颗粒的加入可以提高纳米流体的比热容。
对于理解纳米流体的热力学性质，特别是在高温下的特性变化，比热容的研究具有重要意义。
三、纳米流体的热扩散系数研究热扩散系数是指单位时间内温度梯度的导数。
纳米流体中的导热和扩散作用非常重要，对物质的传热效率和传质效率有着直接的影响。
研究发现，纳米流体的热扩散系数与纳米颗粒浓度、颗粒分散状态、颗粒尺寸以及流体基体的热扩散系数等因素密切相关。
此外，当颗粒尺寸与液体平均自由程相近时，纳米颗粒的热贡献对热扩散系数的影响就更加显著。
纳米流体热扩散系数的研究对于提高纳米材料的传热、传质性能有着重要的意义。
微通道中纳米流体流动沸腾换热性能研究_徐立
2011 年 8 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Aug. 2011文章编号：1003-9015(2011)04-0559-06微通道中纳米流体流动沸腾换热性能研究徐立1,2, 李玉秀1, 徐进良1,3, 刘国华1,2(1. 中国科学院广州能源研究所微能源系统实验室, 中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,广东广州 510640; 2. 中国科学院研究生院, 北京 100049;3. 华北电力大学能源的清洁利用与安全北京市重点实验室, 北京 102206)摘要：为研究微通道中纳米流体流动沸腾的换热性能，设计了一种水力直径为143 μm的矩形硅基微通道，搭建了研究微通道中纳米流体流动沸腾换热的高速测量和光学可视化实验平台。
研究了质量分数为0.2%的Al2O3纳米流体及纯水在微通道中的流动沸腾换热性能。
通过比较在两种换热工质中系统压降和壁温，并结合流型的同步变化分析了纳米流体的流动沸腾换热性能。
结果表明:纳米粒子的加入会使微通道中流动沸腾时流型发生变化，以小气泡和泡状流为主。
通道沸腾换热得到加强，壁温和系统压降波动幅度减小，出现沸腾不稳定性时的热流密度升高，系统的OFO(onsetof flow oscillation)点明显后移，系统稳定沸腾区域增大。
采用纳米流体做工质不仅对于微通道中流动沸腾不稳定性具有抑制作用，而且能够改善微通道中流动沸腾时的流动和换热性能。
关键词：纳米流体；流动沸腾；微通道；沸腾换热；沸腾不稳定性中图分类号：TK124 文献标识码：AFlow Boiling Heat Transfer Performance of Nanofluids in a MicrochannelXU Li1,2, LI Yu-xiu1, XU Jin-liang1,3, LIU Guo-hua1,2(1. Micro Energy System Laboratory, Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate of CAS,Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China; 2.Graduate school of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Beijing Key Laboratory ofEnergy Safety and Clean Utilization，North China Electric Power University, Beijing 102206, China)Abstract: In order to investigate the flow boiling heat transfer performance of nanofluids in microchannel, a single rectangular silicon microchannel with the hydraulic diameter of 143μm was designed, and the simultaneous measurement and visualization experimental systems were set up. The nanofluid with Al2O3 nanoparticles (mass fraction = 0.2%) and pure water were used respectively as the working fluids in the microchannel; the wall temperature and system pressure drop variations of the microchannel during the flow boiling of the two working fluids were compared. According to the results of comparison and combining with the observed simultaneous change in flow pattern, the flow boiling performances of nanofluids were studied. The results show that the flow boiling pattern in the microchannel changes when the nanoparticles were added in the fluid, which causes that the small bubbles and bubbly flow appear in the microchannel during flow boiling, and the boiling heat transfer in the microchannel is strengthened, the fluctuations of wall temperature and system pressure drop decrease. During the boiling instable period, the heat flux significantly increases, and the appearance of the OFO (onset of flow oscillation) point of the system is obviously delayed, so that the stable boiling region of the system becomes larger. In short, using nanofluids as the working fluid can curb the flow boiling instability and improve the heat transfer and flow boiling performance in the microchannel.Key words: nanofluids; flow boiling; microchannel; boiling heat transfer; boiling instability收稿日期：2009-12-21；修订日期：2010-04-29。
微槽道纳米流体饱和沸腾CHF特性研究
制 冷 技 术
Ｒｅ ｆ ｒ ｉ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｃｒ ｙ ｏ． ＆ Ｓｕ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ Ｖ０ １ ． ４ｌ Ｎｏ． ６
微 槽 道 纳 米 流体 饱 和 沸 腾 Ｃ Ｈ Ｆ特 性 研 究
张瑞达 ， 罗小平 ， 王 维
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｌ ｆ ｕ ｉ ｄ ｓ ｂ ｅ ｉ ｎ ｇ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｎ ａ ｎ ｏ—ｆ ｌ ｕ ｉ ｄ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｋ ｉ ｎ ｄ ｓ ｏ ｆ ｍａ ｓ ｓ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ（ ０ ． ２ ％ ． ０ ． ５ ％ ａ ｎ ｄ
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（ 华 南 理 工 大 学 机 械 与 汽 车工 程 学 院 ， 广州 ５ １ ０ ６ ４ ０ ）
纳米流体的流变学特性与传热性能研究
纳米流体的流变学特性与传热性能研究流变学是研究物质在外力作用下变形和流动规律的学科。
而纳米流体则是一种由纳米级颗粒悬浮于基础流体中形成的复合流体。
纳米流体在近年来受到了广泛关注，其独特的流变学特性和传热性能在多个领域具有重要应用价值。
本文将对纳米流体的流变学特性以及传热性能进行探讨。
第一部分：纳米流体的流变学特性研究纳米流体的流变学特性是指其在受外力作用下变形和流动的行为。
相比于传统的流体，纳米颗粒的加入使得纳米流体表现出了一些不同寻常的性质。
首先，纳米颗粒的加入对纳米流体的黏度产生了显著的影响。
研究表明，随着纳米颗粒浓度的增加，纳米流体的黏度也会随之增加。
这是因为纳米颗粒的存在导致了流体内部分子间的相互作用增加，从而使得分子运动受到了更多的阻碍。
其次，纳米流体还表现出了非牛顿流体的特性。
传统的牛顿流体在外力作用下的粘度是恒定不变的，而纳米流体则可以呈现出粘度随剪切应力变化的非线性特征。
这主要是纳米颗粒的存在使得流体分子在剪切力的作用下发生了重新排列，从而导致了流体黏度的变化。
第二部分：纳米流体的传热性能研究纳米流体在传热领域也具有广泛的应用前景。
其独特的传热性能使得其在热管理和热交换等领域展现出了巨大的潜力。
首先，纳米流体具有较高的导热系数。
由于纳米颗粒具有较大的比表面积，因此在纳米流体中的热传递面积较大，导致其导热性能显著提高。
研究发现，添加纳米颗粒可以将纳米流体的导热系数提高数十倍甚至更高。
其次，纳米流体还表现出了优异的流动传热性能。
纳米颗粒的引入使得纳米流体的流动发生了明显变化，从而导致了传热效果的改善。
例如，在微通道中流动的纳米流体由于纳米颗粒的存在表现出了更强的对流效应，从而提高了传热速率。
第三部分：纳米流体的应用前景纳米流体由于其独特的流变学特性和传热性能，在多个领域具有广阔的应用前景。
在能源领域，纳米流体可以应用于燃烧控制和热能转换等方面。
通过调控纳米流体的流动和传热性能，可以提高燃烧效率和能源利用率。
纳米流体力学特性与传热性能研究
纳米流体力学特性与传热性能研究引言纳米流体力学是研究纳米尺度下流体行为的学科，涵盖了纳米流体的力学特性和传热性能研究。
纳米流体力学的研究对于科学界和工程界都具有重要意义，它不仅可以帮助我们更好地理解纳米尺度下流体的行为，还可以指导纳米流体在能源、生物医学和材料等领域的应用。
本文将重点讨论纳米流体力学特性与传热性能的研究进展，包括纳米流体的力学特性、纳米流体的传热性能以及影响纳米流体力学特性与传热性能的因素等内容。
纳米流体的力学特性纳米尺度下，流体的力学特性与宏观尺度下有很大的不同。
由于纳米颗粒之间相互作用力的存在，纳米流体的黏度比宏观流体大很多。
此外，纳米流体的流变性质也受到纳米颗粒之间相互作用的影响。
纳米流体的流体行为可以通过测量其黏度、流变曲线以及流体的稳定性等参数来刻画。
近年来，研究人员提出了一系列理论模型来描述纳米流体的力学特性，包括纳米流体的黏度模型、流体行为模型以及流动模型等。
纳米流体的黏度模型纳米流体的黏度模型是研究纳米流体力学特性的关键。
纳米颗粒的存在对流体的黏度有着显著的影响。
一般来说，当纳米颗粒的浓度增加时，纳米流体的黏度也会增加。
此外，纳米颗粒的形状和大小对纳米流体的黏度也有很大的影响。
根据实验数据，研究人员提出了不同的黏度模型来描述纳米流体的黏度与纳米颗粒浓度、形状以及大小之间的关系。
目前，最常用的黏度模型包括爱因斯坦模型、准晶体模型以及胶体动力学模型等。
纳米流体的流体行为模型纳米流体的流体行为模型描述了纳米流体在外力作用下的变形行为。
由于纳米颗粒之间的相互作用力，纳米流体的流变特性与宏观流体有很大的不同。
根据纳米流体的流体行为，可以将纳米流体分为纳米固体流体和纳米液体流体。
纳米固体流体在外力作用下具有固体的特性，而纳米液体流体在外力作用下则表现出液体的特性。
研究人员通过实验和数值模拟等方法，对纳米流体的流体行为进行了深入研究，并提出了一系列流体行为模型，例如线性粘弹性模型、非线性粘弹性模型以及塑性流体模型等。
zno纳米流体传热特性实验研究
zno纳米流体传热特性实验研究
纳米技术是当前科学研究中引起最大反响的技术之一，纳米技术在材料科学、化学、物理和工程等各个领域都发挥着重要作用，其中流体传热是一个关键的技术，能够有效地提高材料和设备的热学性能，是非常重要的技术。
因此，研究ZnO纳米流体传热特性的学术价值是不可抹灭的。
本文针对一种新型ZnO纳米流体进行传热特性实验研究，可以更好地了解其在各种条件下的特性，为后期应用提供依据。
本次研究采用三角波衰减方法，混合了液氮、氢气和氮气，在室温下，采用微波辐照技术，测量ZnO纳米液体的热导系数。
在研究过程中，研究人员发现，随着混合比例的增加，ZnO纳米流体的导热系数变化十分明显，其最大导热系数达到50%。
此外，研究还证实了ZnO纳米流体的热传导机制，发现ZnO纳米流体传热特性表现出明显的层次结构，热传递过程存在着明显的结构性衰减。
这表明，ZnO纳米流体具有非常优良的热性能，传热能力强。
因此，ZnO纳米流体表现出“热导热”的热学性能，可用于各种领域的应用，如催化剂、热物流技术等。
本研究的结果可为相关的实验研究提供一定的参考。
结果表明，ZnO纳米流体传热特性有较大的变化，根据混合各组分的比例，可获得不同的导热系数。
本次研究的结果可以为后期研究ZnO纳米流体的相关应用提供重要的参考。
综上所述，研究新型ZnO纳米流体传热特性，可以更好地了解其
传热特性，更有效地利用它在各种领域的应用，给广大用户带来更大的效益。
研究的结果也为下一步的研究奠定了基础，未来的研究可以更多地关注ZnO纳米流体在高温下的性能等方面，进一步发掘ZnO纳米材料的优点和应用价值。
纳米流体的热物理性质研究
纳米流体的热物理性质研究纳米流体是一种在纳米尺度下发展起来的流体，其独特的热物理性质引起了广泛的研究兴趣。
纳米流体的热物理性质的研究涉及到传热、流体性质和相变等方面。
以下是一些常见的纳米流体的热物理性质研究内容：首先，纳米流体的传热性质是研究的重点之一、纳米颗粒的添加可以增加流体的热导率，这主要是由于纳米颗粒的比表面积大和表面处热阻的降低所引起的。
研究表明，纳米流体的热导率可以显著超过传统流体，这对于一些高效热传导的应用非常有潜力，如冷却材料和热界面材料。
其次，纳米流体的粘性和流变性质也是研究的热点。
纳米颗粒的添加可以改变流体的流变性质，使其表现出非牛顿流体的行为。
研究发现，纳米颗粒的浓度和粒径对纳米流体的流变性质有很大影响。
此外，纳米颗粒的形状和表面修饰也可以对流体的流变性质产生显著的影响。
此外，纳米流体的相变性质也受到了广泛的关注。
纳米颗粒可以作为催化剂和核化剂，影响流体的相变温度和相变行为。
研究表明，纳米颗粒的添加可以显著改变流体的沸点和凝固点，进而影响流体的相变速率和热传导性能。
这在一些应用中具有重要意义，如制备新型相变材料和热储存材料。
另外，纳米流体的热辐射性质也是研究的热点之一、纳米颗粒的添加可以调节流体对热辐射的吸收和散射特性，从而改变其在红外光和可见光范围内的辐射特性。
这对于太阳能和光热转换等应用具有重要意义。
总的来说，纳米流体的热物理性质研究涉及到传热、流体性质和相变等多个方面。
纳米颗粒的添加可以显著改变流体的热导率、流变性质和相变性质，这对于一些高效热传导、流变控制和相变调控的应用具有重要意义。
纳米流体的研究对于制备新型热传导材料、流体传热增强和相变调控具有重要意义。
纳米流体饱和池沸腾传热及CHF模型研究
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中图 分 类 号 ： ＴＬ ３ ３ ３ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ ０ — ６ ９ ３ １ （ ２ Ｏ １ ７ ） ０ ６ — １ ０ ０ ８ — ０ ８
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ＢＩ Ｊ ｉ ｎ ｇ — ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ，ＨＵＡＮＧ Ｙａ ｗｐ ｉ ｎ ｇ ，ＸＵ Ｊ ｉ ａ ｎ － ｊ ｕ ｎ ，ＫＥ Ｄａ ｏ — ｙ ｏ ｕ
δ-Al2O3-R141b纳米流体的池内核态沸腾传热特性
δ-Al2O3-R141b纳米流体的池内核态沸腾传热特性唐潇;刁彦华;赵耀华;张冀【摘要】Heat transfer performance of nanofluids in nucleate pool boiling was experimentally investigated on a horizontal flat surface of cooper under atmospheric pressure. The surface roughness was controlled by sandpaper of grade 2000#. The nanofluid was prepared by dispersing the S-Al2O3 nanoparticle in the base fluid refrigerant 141b (R141b) in 0. 001% , 0. 01% and 0. 1% volume fractions. The results show that the heat transfer coefficient increases with the concentration of nanoparticle. Compared with the pure fluid R141b, the heat transfer coefficient is increased 50. 2% for 0. 1% volume fraction averagely under 30-130 kW·m-2 heat flux. The surface deposition of particles is observed as one of the major factors for the enhancement. For pure R141b and low concentration nanofluid, the experimental results agreed well with the predictive results based on Rohsenow's correlation. The maximum relative error is less than 13%. At higher concentrations, the correlation is no longer applicable.%对δ-A12O3-R141b纳米流体在0.1 MPa系统压力下进行了池内沸腾传热性能测试.沸腾表面为2000#砂纸打磨的光滑紫铜表面,沸腾热通量为30～130 kW·m-2,纳米流体的体积浓度为0.1％、0.01％、0.001％.实验表明纳米流体强化了沸腾传热特性,且强化倍数随着纳米流体浓度的增加而增大.体积浓度为0.1％时,沸腾传热系数比基液增大了50.2％.分析认为表面颗粒沉积是强化换热的主要因素,而接触角的变化在此可以忽略.与Rohsenow关联式相比较,纯液体和较低浓度的纳米流体的实验数据与关联式吻合较好,相对误差最大不超过13％,高浓度时吻合较差关联式不再适用.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2012(063)001【总页数】7页(P64-70)【关键词】纳米流体;池内核态沸腾;传热系数;表面沉积;接触角【作者】唐潇;刁彦华;赵耀华;张冀【作者单位】北京工业大学建筑工程学院,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124;北京工业大学建筑工程学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TK1241995 年美国Argonne国家实验室的Choi［1］首次提出纳米流体的概念。
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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。