本文關鍵詞：ZnO納米流體傳熱特性實驗研究

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【摘要】：納米流體因其優(yōu)良的傳熱特性而具有很大的潛在使用價值和商業(yè)競爭力,為了分析其換熱性能,尋求換熱能力良好的納米流體,國內外學者分別對水基納米流體和乙二醇基納米流體的換熱性能進行了大量的實驗研究和數值模擬研究,納米流體的強化換熱機理也得到了很大的發(fā)展。然而,這兩類納米流體因其不夠理想的物性而受到很大的限制,尤其是受到導熱性能、防凍性能和粘性的影響。另外,在納米流體的傳熱研究中多以Cu O、Al2O3、Ti O2等金屬氧化物為添加物,因此,此類納米流體已得到廣泛的研究,然而很少有文獻報道Zn O納米流體的傳熱特性研究結果。因此,本文以乙二醇水溶液為研究對象,對乙二醇(Ethylene Glycol,簡稱:EG)/去離子水(Deionized Water,簡稱:DW)基Zn O納米流體進行了系統(tǒng)的實驗研究,分析了該納米流體的輸運特性(導熱系數和粘度)、自然對流特性和沸騰換熱特性。以聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinyl Pyrrolidone,簡稱:PVP)為分散劑制備了穩(wěn)定的Zn O納米流體,然后進行了該納米流體的輸運性質測量。實驗結果指出PVP和Zn O納米顆粒添加的最佳質量濃度分別為2.12%和5.25%,Zn O-EG/DW納米流體以其良好的熱傳導性能、較小的流動阻力、良好的防凍性能等優(yōu)點而作為自然對流和沸騰換熱實驗研究的工質。配制了不同乙二醇水溶液濃度的Zn O顆粒質量濃度為5.25%的Zn O-EG/DW納米流體,測量了不同加熱功率下該納米流體的換熱溫差,通過計算結果分析了納米流體的對流換熱效果。結果表明,隨著EG濃度的增加,傳熱能力降低,同時,自然對流系數h、努賽爾特數Nu以及瑞利數Ra均隨加熱功率的增加而增加,實驗范圍內Zn O納米顆粒的存在弱化了EG/DW的自然對流能力。最后,搭建了沸騰換熱平臺,研究乙二醇水溶液濃度和納米顆粒濃度對Zn O納米流體的沸騰換熱特性的影響。結果表明:對于質量分數為5.25%的Zn O-EG/DW納米流體,隨著基液中EG濃度的增加(DW的減少),熱流密度減小。只有Zn O納米顆粒的質量濃度~7.25%時,納米流體才具有強化沸騰換熱的能力,進一步增加納米顆粒濃度削弱了沸騰換熱能力。
【關鍵詞】：Zn O納米流體 輸運特性 自然對流 沸騰換熱 實驗研究
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 課題研究的目的和意義10-11
• 1.2 國內外研究現狀11-21
• 1.2.1 納米流體的制備研究現狀11-13
• 1.2.2 納米流體的導熱系數研究現狀13-15
• 1.2.3 納米流體的粘度研究現狀15-18
• 1.2.4 納米流體自然對流研究現狀18-19
• 1.2.5 納米流體沸騰換熱研究現狀19-21
• 1.2.6 國內外文獻綜述簡析21
• 1.3 本課題研究內容21
• 1.4 本章小結21-23
• 第2章ZnO納米流體的物性測量23-46
• 2.1 引言23
• 2.2 納米流體的制備23-25
• 2.3 導熱系數測量裝置及原理25-28
• 2.3.1 導熱系數測量裝置25-26
• 2.3.2 導熱系數測量原理26-27
• 2.3.3 導熱系數儀的可靠性27-28
• 2.4 粘度測量裝置及原理28-31
• 2.4.1 粘度測量裝置28
• 2.4.2 粘度測量原理28-31
• 2.4.3 粘度儀的可靠性31
• 2.5 ZnO納米顆粒分析測試31
• 2.6 PVP對ZnO納米流體的影響31-35
• 2.6.1 分散劑的作用31-32
• 2.6.2 PVP對ZnO納米流體導熱系數的影響32-34
• 2.6.3 PVP對ZnO納米流體粘度的影響34-35
• 2.7 ZnO顆粒濃度對納米流體的影響35-39
• 2.7.1 ZnO顆粒濃度對納米流體導熱系數的影響35-37
• 2.7.2 ZnO顆粒濃度對納米流體粘度的影響37-39
• 2.8 基液對ZnO納米流體的影響39-44
• 2.8.1 單組份基液ZnO納米流體的導熱系數39-40
• 2.8.2 單組份基液ZnO納米流體的粘度40-41
• 2.8.3 二元混合基液ZnO納米流體的導熱系數41-42
• 2.8.4 二元混合基液ZnO納米流體的粘度42-44
• 2.9 本章小結44-46
• 第3章ZnO納米流體自然對流特性46-58
• 3.1 引言46
• 3.2 實驗裝置及原理46-50
• 3.2.1 實驗裝置46-47
• 3.2.2 實驗原理47-49
• 3.2.3 實驗操作49-50
• 3.3 實驗結果及討論50-54
• 3.4 實驗誤差分析54-57
• 3.5 本章小結57-58
• 第4章ZnO納米流體沸騰換熱特性58-71
• 4.1 引言58
• 4.2 實驗裝置及原理58-62
• 4.2.1 實驗裝置58-60
• 4.2.2 實驗原理60-61
• 4.2.3 實驗操作61-62
• 4.3 實驗結果及討論62-68
• 4.3.1 水的沸騰曲線62-63
• 4.3.2 ZnO-EG/DW納米流體和EG/DW基液的沸騰曲線63-68
• 4.4 實驗誤差分析68-69
• 4.5 本章小結69-71
• 結論71-73
• 參考文獻73-83
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文及其它成果83-85
• 致謝85

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