本文關鍵詞：噴霧冷卻系統(tǒng)換熱性能研究

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【摘要】：隨著工業(yè)技術的發(fā)展,散熱問題嚴重制約了微電子、航天航空、激光設備、金屬加工等領域的發(fā)展。噴霧冷卻技術被認為是解決高功率高熱流散熱問題的最有效途徑之一。本文建立了噴霧冷卻系統(tǒng),研究了噴霧冷卻系統(tǒng)的影響因素,以及潤滑油對噴霧冷卻系統(tǒng)性能的影響,還建立了開式噴霧冷卻系統(tǒng)研究了Al_2O_3-水基納米流體噴霧冷卻系統(tǒng)的換熱性能。在以R134a為工作介質的閉式噴霧冷卻系統(tǒng)中,在熱流密度和過冷度保持不變的條件下,系統(tǒng)存在一個臨界質量流量值,在質量流量達到臨界值之前,熱源表面溫度隨質量流量的增大而降低,當質量流量高于臨界值時,熱源表面溫度隨質量流量的增大而升高;當質量流量和過冷度保持不變時,存在一個熱流密度使液滴的蒸發(fā)量等于補充量,在此熱流密度下?lián)Q熱系數(shù)能達到最大;當熱流密度和流量保持不變時,改變過冷度對熱源表面溫度和換熱系數(shù)的影響并不明顯。潤滑油對噴霧冷卻系統(tǒng)性能影響很明顯,當熱流密度為29.8 W/cm2,工質流量為2.0 kg/h,進口溫度保持不變時,潤滑油濃度從0.00%增大到5.99%的過程中,換熱系數(shù)從18400 W/(m2×°C)降低到7200 W/(m2×°C);當熱流密度、進口溫度保持不變時,含油率為3.26%時,隨著流量的增大,換熱系數(shù)先增大,然后降低,隨后又有所增大;另外,在流量和進口溫度保持不變的情況下,熱流密度的增大有利于提高系統(tǒng)的換熱系數(shù)。為了研究納米材料對噴霧冷卻系統(tǒng)性能的影響,本文建立了開式噴霧冷卻系統(tǒng),以Al_2O_3-水納米流體作為冷卻液。當熱流密度為17.3 W/cm2,體積流量為80ml/min,工質進口溫度為19°C時,以純水作為工質時熱源表面溫度為37.2°C;以質量分數(shù)為0.02%Al_2O_3-水納米流體作為冷卻液時,熱源表面溫度為30.3°C;以質量分數(shù)為0.1%的納米水溶液作為工質時,熱源表面溫度為38.8°C。結果表明在噴霧冷卻系統(tǒng)中Al_2O_3質量分數(shù)低于0.05%時可以明顯地強化了換熱,納米濃度高于0.1%時阻礙了換熱。
【關鍵詞】：噴霧冷卻 表面溫度 換熱系數(shù) 潤滑油 Al_2O_3-水納米流體
【學位授予單位】：中原工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-8
• 主要符號表8-12
• 1. 緒論12-25
• 1.1 課題研究背景12-13
• 1.2 散熱技術概述13-17
• 1.2.1 熱管散熱技術13-14
• 1.2.2 微通道冷卻技術14-15
• 1.2.3 射流冷卻技術15
• 1.2.4 噴霧冷卻技術15-16
• 1.2.5 散熱技術性能對比16-17
• 1.3 噴霧冷卻技術研究現(xiàn)狀17-24
• 1.3.1 液滴噴射研究18-20
• 1.3.2 噴霧冷卻換熱機理研究20-21
• 1.3.3 噴霧冷卻影響因素21-22
• 1.3.4 潤滑油對換熱的影響22-23
• 1.3.5 納米流體對換熱的影響23-24
• 1.4 課題研究意義及本文主要工作內容24-25
• 1.4.1 課題研究意義24
• 1.4.2 本文主要工作24-25
• 2. R134A噴霧冷卻系統(tǒng)換熱性能研究25-42
• 2.1 實驗裝置與實驗方案25-31
• 2.1.1 試驗臺描述25-26
• 2.1.2 主要實驗器材26-29
• 2.1.3 冷卻工質的選擇29-30
• 2.1.4 實驗方案30-31
• 2.2 實驗數(shù)據(jù)處理及誤差分析31-33
• 2.2.1 數(shù)據(jù)處理31-32
• 2.2.2 誤差分析32-33
• 2.3 實驗結果與分析33-37
• 2.3.1 質量流量對換熱性能的影響33-34
• 2.3.2 熱流密度對換熱性能的影響34-36
• 2.3.3 過冷度對換熱的影響36-37
• 2.3.4 蒸發(fā)壓力對熱性能的影響37
• 2.4 噴霧冷卻換熱數(shù)學模型37-40
• 2.5 本章小結40-42
• 3. 潤滑油對噴霧冷卻性能的影響研究42-53
• 3.1 實驗系統(tǒng)43-45
• 3.1.1 實驗裝置43
• 3.1.2 潤滑油的選擇43-44
• 3.1.3 潤滑油的添加方法44-45
• 3.2 實驗方案與步驟45-46
• 3.2.1 實驗方案45
• 3.2.2 實驗步驟45-46
• 3.3 實驗結果與分析46-51
• 3.3.1 含油率對換熱性能的影響46-47
• 3.3.2 不同流量下潤滑油對換熱性能的影響47-50
• 3.3.3 不同熱流密度下潤滑油對換熱性能的影響50-51
• 3.4 本章小結51-53
• 4. AL2O3-水基納米流體噴霧冷卻性能研究53-62
• 4.1 實驗系統(tǒng)53-54
• 4.1.1 試驗臺描述53
• 4.1.2 Al_2O_3-水基納米流體配置53-54
• 4.2 實驗方案與步驟54-55
• 4.2.1 實驗方案54-55
• 4.2.2 實驗步驟55
• 4.3 實驗結果與分析55-60
• 4.3.1 Al_2O_3質量分數(shù)對換熱性能的影響55-57
• 4.3.2 流量對Al_2O_3-水基納米流體換熱的影響57-58
• 4.3.3 熱流密度對Al_2O_3-水基納米流體換熱的影響58-60
• 4.4 本章小結60-62
• 5. 總結與展望62-65
• 5.1 總結62-63
• 5.2 本文創(chuàng)新點63
• 5.3 展望63-65
• 參考文獻65-70
• 附錄:攻讀碩士學位期間的研究成果70-71
• 致謝71-72

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