本文關鍵詞：不同表面能微細通道流動沸騰壓降研究及動態(tài)響應特性分析

  更多相關文章： 微通道 流動沸騰 表面能 兩相摩擦壓降 動態(tài)響應特性

【摘要】：隨著微通道換熱器在各領域的廣泛應用,關于微通道的研究越來越多,其中壓降特性是較為重要的研究內(nèi)容。為了對微通道內(nèi)的壓降特性進行研究,本文分別以R141b純制冷劑和不同質(zhì)量分數(shù)的γ-Al2O3-R141b納米制冷劑為實驗工質(zhì),在微通道內(nèi)進行了流動沸騰實驗,探究了表面能和納米制冷劑的質(zhì)量分數(shù)對流動沸騰壓降特性的影響,同時分析了非穩(wěn)態(tài)過程壓力的相關特性。采用氟硅烷和無水乙醇配制了不同濃度的表面能修飾液,并對實驗微通道分組處理,得到了不同表面能的微通道試件,同時選出其中三組不同表面能的微通道進行實驗,研究表面能的變化對壓降的影響。研究發(fā)現(xiàn),不同表面能的微通道試件,各壓降所占比例均呈現(xiàn)類似的規(guī)律,摩擦壓降是影響微通道內(nèi)沸騰傳熱壓降的主要原因,所占比例達到60%~75%;但是微通道的表面能不同,相同工況下的兩相摩擦壓降值存在差異,相比沒有經(jīng)過低表面能修飾的微通道試件,經(jīng)過修飾的兩組微通道試件,單位長度兩相摩擦壓降分別增大了5.1%和12.7%。以不同質(zhì)量分數(shù)的γ-Al2O3-R141b納米制冷劑作為實驗工質(zhì),研究了質(zhì)量分數(shù)從0.05%增大到0.4%時單位長度兩相摩擦壓降與純制冷劑的區(qū)別,實驗中增大納米制冷劑的質(zhì)量分數(shù),摩擦壓降也隨之降低,質(zhì)量分數(shù)較大的納米制冷劑,納米顆粒的團聚和沉降現(xiàn)象相對明顯,團聚沉降的納米顆粒附著在微通道表面,一定程度上增大了微通道的表面能,使得兩相摩擦壓降在一定程度上有所降低。當加熱功率發(fā)生階躍變化時,微通道進出口壓力響應相對較快,而冷卻水量發(fā)生階躍變化時,進出口壓力的響應較慢;不同階躍信號作用時,壓降也呈現(xiàn)出了不同的變化規(guī)律;采用狀態(tài)空間法對實驗系統(tǒng)進行了分析,得到了系統(tǒng)狀態(tài)方程,而且系統(tǒng)具有能控性和能觀性。
【關鍵詞】：微通道 流動沸騰 表面能 兩相摩擦壓降 動態(tài)響應特性
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ021.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 微通道內(nèi)流動沸騰的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 微通道內(nèi)流動沸騰壓降特性11-13
• 1.2.2 微通道內(nèi)流動沸騰傳熱特性13-14
• 1.2.3 微通道內(nèi)流動沸騰時流動特性的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 納米流體在微通道中流動沸騰的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 表面能對微通道流動特性影響的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.4.1 表面能的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4.2 低表面能表面的制備現(xiàn)狀18
• 1.4.3 表面特性對微通道壓降特性的影響18-20
• 1.5 課題來源及文章主要研究內(nèi)容20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 第二章 微通道流動沸騰實驗系統(tǒng)21-30
• 2.1 實驗系統(tǒng)介紹21-27
• 2.1.1 實驗平臺的基本結(jié)構(gòu)21-22
• 2.1.2 換熱實驗段22-23
• 2.1.3 實驗設備23-27
• 2.2 實驗準備工作27-28
• 2.3 實驗具體操作步驟28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 不同表面能微通道流動沸騰的壓降特性30-50
• 3.1 不同表面能微通道的制備30-36
• 3.1.1 表面能修飾液的配制30-31
• 3.1.2 微槽道表面的修飾31
• 3.1.3 表面能的計算31-36
• 3.2 兩相摩擦壓降分析方法36-39
• 3.2.1 均相模型36-37
• 3.2.2 分相模型37-39
• 3.3 實驗數(shù)據(jù)處理39-43
• 3.3.1 雷諾數(shù)的計算39-40
• 3.3.2 兩相段長度計算40-41
• 3.3.3 熱流密度的計算41
• 3.3.4 干度的計算41
• 3.3.5 兩相摩擦壓降的計算41-43
• 3.4 實驗數(shù)據(jù)分析結(jié)果43-48
• 3.4.1 不同表面能微通道壓降組成情況43-45
• 3.4.2 表面能對兩相摩擦壓降的影響45-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第四章 微通道內(nèi)納米制冷劑流動沸騰的壓降特性50-65
• 4.1 納米制冷劑的制備50-54
• 4.1.1 配制方法50-51
• 4.1.2 配制流程51-52
• 4.1.3 納米制冷劑物性參數(shù)的計算52-54
• 4.2 不同質(zhì)量分數(shù)納米制冷劑對兩相摩擦壓降的影響54-56
• 4.3 納米顆粒的附著分析56-57
• 4.3.1 微通道的掃描電鏡分析56-57
• 4.3.2 實驗后微通道的表面能測算57
• 4.4 兩相摩擦壓降模型的對比及修正57-61
• 4.4.1 已有的兩相摩擦壓降模型57-59
• 4.4.2 模型對比及修正59-61
• 4.5 實驗誤差分析61-64
• 4.5.1 熱平衡分析61-62
• 4.5.2 誤差分析62-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 第五章 微通道內(nèi)壓力的動態(tài)響應特性65-82
• 5.1 系統(tǒng)動態(tài)響應的特性表征65-67
• 5.1.1 被控對象的三個特性參數(shù)65-66
• 5.1.2 動態(tài)特性參數(shù)測定方法介紹66-67
• 5.2 微通道壓力動態(tài)響應特性實驗67-72
• 5.2.1 加熱功率階躍68-69
• 5.2.2 工質(zhì)流量階躍69-70
• 5.2.3 冷卻水量階躍70-72
• 5.3 壓力動態(tài)響應特性分析72-77
• 5.3.1 壓力的動態(tài)響應模型72-74
• 5.3.2 壓力的動態(tài)特性參數(shù)計算結(jié)果74
• 5.3.3 壓力動態(tài)響應性能分析74-75
• 5.3.4 動態(tài)響應過程中壓降的變化規(guī)律75-77
• 5.4 系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析77-81
• 5.4.1 狀態(tài)空間分析法介紹77-78
• 5.4.2 狀態(tài)空間表達式的建立78-79
• 5.4.3 系統(tǒng)的能觀性和能控性79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 總結(jié)與展望82-84
• 本文研究結(jié)論82-83
• 本文研究特色與創(chuàng)新83
• 建議與展望83-84
• 參考文獻84-91
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果91-92
• 致謝92-93
• 附件93

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