發(fā)布時(shí)間：2017-09-02 06:10

  本文關(guān)鍵詞：超聲波對(duì)池沸騰換熱影響的實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 超聲波 池沸騰 納米流體 強(qiáng)化傳熱 聲流 聲空化

【摘要】：隨著科技發(fā)展進(jìn)步,無(wú)論從傳統(tǒng)高耗能行業(yè)節(jié)能還是從新興高技術(shù)領(lǐng)域高熱流電子器件的散熱需求,都對(duì)強(qiáng)化換熱技術(shù)提出了更高的要求,有待于我們進(jìn)一步發(fā)展強(qiáng)化換熱的新原理和新技術(shù)。超聲波作為一種新的有源強(qiáng)化傳熱技術(shù)近十幾年來(lái)越來(lái)越受到重視,在今后的工業(yè)應(yīng)用中有著巨大的潛力,因此有必要對(duì)超聲波強(qiáng)化傳熱技術(shù)進(jìn)行研究。本論文主要以實(shí)驗(yàn)方法為主,綜合超聲波和納米流體兩種強(qiáng)化傳熱技術(shù),研究了超聲波對(duì)純水以及納米流體沸騰傳熱的影響。本文的主要研究工作和結(jié)論如下：(1)設(shè)計(jì)并搭建了超聲波強(qiáng)化傳熱的池沸騰實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用Rohsenow經(jīng)驗(yàn)式對(duì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證,證明了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所獲數(shù)據(jù)具有合理性。(2)在不同液體過(guò)冷度、超聲功率和超聲輻射距離條件下研究了超聲波對(duì)池沸騰換熱的影響。研究結(jié)果表明在低過(guò)冷度、高功率和近距離的條件下,超聲波強(qiáng)化換熱的效果明顯,反之強(qiáng)化效果相對(duì)較弱,并對(duì)其中的強(qiáng)化機(jī)理進(jìn)行了理論分析。(3)分別在液溫為60℃、80℃、100℃條件下利用高速攝影對(duì)加熱表面沸騰過(guò)程中氣泡動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了可視化研究,深入揭示了超聲波強(qiáng)化傳熱的機(jī)理。(4)在沒(méi)有施加超聲波時(shí),研究了不同體積濃度的A1203和Ag納米流體對(duì)池沸騰換熱的影響。結(jié)果表明,兩種納米流體較純水的傳熱性能都有了大幅度提高,且A1203納米流體相對(duì)于純水的平均強(qiáng)化倍率要高于Ag納米流體；兩者都相應(yīng)地降低了沸騰起始點(diǎn)過(guò)熱度；且所有濃度的A1203納米流體和體積濃度為0.001%的Ag納米流體的臨界熱流密度都較純水有了提高,而濃度為0.0025%、0.005%的Ag納米流體要低于純水的臨界熱流密度。(5)超聲波影響納米流體沸騰換熱特性的研究表明：對(duì)于所有濃度的A1203納米流體,在壁面過(guò)熱度低于約3℃時(shí),沸騰曲線明顯左移；對(duì)于不同濃度的Ag納米流體,在壁面過(guò)熱度低于8℃時(shí),超聲波強(qiáng)化換熱效果明顯；隨著熱流密度的增加,進(jìn)入旺盛核態(tài)沸騰階段時(shí),超聲波對(duì)兩種納米流體傳熱性能的影響不顯著；相對(duì)于不加超聲波,沸騰起始點(diǎn)過(guò)熱度均降低約1℃,但超聲波對(duì)臨界熱流密度影響很小。(6)通過(guò)掃描電鏡分析了光表面以及施加與不加超聲波時(shí)濃度為0.0025%A1203和Ag納米流體沸騰后的表面特性。發(fā)現(xiàn)了納米流體沸騰后的表面均燒結(jié)了一層納米顆粒吸附層,表面粗糙度和空穴密度都較光表面顯著增加。在不加超聲波時(shí)A1203沸騰后表面呈多孔質(zhì)結(jié)構(gòu),加超聲波后表面可以看到裂痕和很多納米級(jí)別顆粒。除了加超聲波后表面空穴數(shù)目和粗超度都增多增大之外,在有無(wú)超聲波時(shí)Ag納米流體沸騰后的表面結(jié)構(gòu)相差不大。
【關(guān)鍵詞】：超聲波 池沸騰 納米流體 強(qiáng)化傳熱 聲流 聲空化
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 主要符號(hào)表9-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 研究背景及意義12
• 1.2 超聲波強(qiáng)化換熱概述12-19
• 1.2.1 超聲波簡(jiǎn)介12-13
• 1.2.2 超聲波強(qiáng)化傳熱的主要機(jī)理13-14
• 1.2.3 超聲波強(qiáng)化傳熱的研究進(jìn)展14-19
• 1.3 納米流體與超聲波19-20
• 1.3.1 納米流體傳熱性能的研究19-20
• 1.3.2 超聲波影響納米流體傳熱的研究20
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)裝置與方法22-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)裝置22-27
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介22-23
• 2.1.2 沸騰池腔體23
• 2.1.3 主加熱器23-24
• 2.1.4 溫控系統(tǒng)24-26
• 2.1.5 超聲系統(tǒng)26
• 2.1.6 采集系統(tǒng)26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)步驟和方法27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理27-28
• 2.4 實(shí)驗(yàn)不確定度分析28
• 2.5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可靠性驗(yàn)證28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-30
• 第3章 超聲波強(qiáng)化純水沸騰換熱30-42
• 3.1 實(shí)驗(yàn)工況30
• 3.2 過(guò)冷度的影響30-39
• 3.2.1 沸騰曲線31-33
• 3.2.2 氣泡動(dòng)力學(xué)特性33-39
• 3.3 超聲功率的影響39-40
• 3.4 輻射距離的影響40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 超聲波強(qiáng)化納米流體沸騰傳熱42-62
• 4.1 納米顆粒選擇42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)工況42-43
• 4.3 納米流體的池沸騰換熱特性43-52
• 4.3.1 不同濃度Al_2O_3納米流體的換熱特性43-45
• 4.3.2 不同濃度Ag納米流體的換熱特性45-47
• 4.3.3 不同種類(lèi)納米流體的換熱特性比較47-51
• 4.3.4 納米流體強(qiáng)化傳熱機(jī)理分析51-52
• 4.4 超聲波對(duì)納米流體沸騰換熱的影響52-59
• 4.4.1 超聲波對(duì)Al_2O_3納米流體換熱的影響52-54
• 4.4.2 超聲波對(duì)Ag納米流體換熱的影響54-56
• 4.4.3 超聲波對(duì)不同種類(lèi)納米流體換熱的影響56-59
• 4.5 沸騰起始過(guò)熱度和臨界熱流密度總結(jié)59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第5章 總結(jié)和展望62-64
• 5.1 本文總結(jié)62-63
• 5.2 未來(lái)工作展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間學(xué)術(shù)成果68-69
• 致謝69

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本文編號(hào)：776819