本文關(guān)鍵詞：基于表面能特性分析的微通道沸騰傳熱及其動態(tài)響應(yīng)特性研究

  更多相關(guān)文章： 微通道 表面能 強(qiáng)化傳熱 動態(tài)響應(yīng)

【摘要】：納米制冷劑作為傳熱學(xué)領(lǐng)域中一種新興的高效換熱工質(zhì),其在流動沸騰傳熱中的應(yīng)用研究正逐步引起傳熱學(xué)研究人員的重視。在流體強(qiáng)化傳熱研究領(lǐng)域內(nèi),納米制冷劑發(fā)展?jié)摿薮蟆樘剿骷{米制冷劑流體在微通道內(nèi)的流動沸騰換熱特性,本文搭建了微通道傳熱實(shí)驗(yàn)平臺。結(jié)合換熱面表面能特性分析的基礎(chǔ)上,在1mm?2mm矩形微通道內(nèi)進(jìn)行了Al2O3-R141b納米制冷劑的流動沸騰穩(wěn)態(tài)換熱特性及系統(tǒng)的階躍信號動態(tài)響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)研究。通過測量微槽道壁面接觸角,分析對比了不同濃度的納米制冷劑工質(zhì)流動沸騰實(shí)驗(yàn)前后換熱面表面能特性的變化規(guī)律,得到了納米制冷劑在實(shí)驗(yàn)過程中的沉積情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:由于少量的納米顆粒在槽道壁面上沉積,形成了大量的活化核心,引起沸騰起始點(diǎn)(ONB)提前,從而強(qiáng)化了傳熱效果;另一方面,采用0.2%、0.5%、0.8%三種濃度的納米制冷劑實(shí)驗(yàn)后,槽道表面能比原始表面分別增長了1.39倍、1.89倍、2.14倍,這說明實(shí)驗(yàn)過程中隨著納米制冷劑濃度的升高,顆粒的沉積量逐漸增加,引起微槽道壁面的換熱熱阻增加,反而削弱了納米制冷劑的強(qiáng)化傳熱作用,使得0.2%、0.5%、0.8%三種濃度的納米制冷劑強(qiáng)化傳熱影響因子依次減小。通過開展不同輸入量階躍信號下的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn),分析了工質(zhì)流量、冷凝水流量、加熱電壓三種變量階躍擾動時系統(tǒng)的動態(tài)傳熱特性,分別建立了各階躍信號下系統(tǒng)出口溫度的動態(tài)響應(yīng)數(shù)學(xué)模型。結(jié)果表明:工質(zhì)流量、冷凝水流量、加熱電壓三種階躍信號下系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定性依次降低,說明兩種流量階躍信號下的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性較好。從動態(tài)過渡過程來看,冷凝水階躍信號下系統(tǒng)響應(yīng)時間較短,響應(yīng)的靈敏性較好。冷凝水、加熱電壓、工質(zhì)流量三種階躍信號下,出口溫度響應(yīng)的滯后性依次減小,說明階躍信號在系統(tǒng)中的作用部位及影響效果是響應(yīng)滯后性的關(guān)鍵因素。
【關(guān)鍵詞】：微通道 表面能 強(qiáng)化傳熱 動態(tài)響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 課題的研究背景與意義11-12
• 1.2 納米流體強(qiáng)化傳熱研究進(jìn)展及成果12-16
• 1.2.1 基于傳統(tǒng)基液的納米流體強(qiáng)化傳熱研究12-14
• 1.2.2 納米制冷劑工質(zhì)流動沸騰傳熱研究14-16
• 1.3 傳熱壁面表面能特性及其研究進(jìn)展16-19
• 1.3.1 表面能的含義16-17
• 1.3.2 換熱面表面能的影響因素17-18
• 1.3.3 換熱壁面表面能特性的研究成果18-19
• 1.4 換熱設(shè)備的動態(tài)響應(yīng)特性研究進(jìn)展19-20
• 1.5 現(xiàn)有研究工作的不足之處20-21
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容21-22
• 1.7 本章小結(jié)22-23
• 第二章 納米制冷劑微通道內(nèi)流動沸騰換熱實(shí)驗(yàn)23-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)方案設(shè)計23-25
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)管路設(shè)計23
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)段設(shè)計23-24
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集方案24-25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺25-27
• 2.3 微槽道實(shí)驗(yàn)段27-29
• 2.4 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備29-31
• 2.4.1 不銹鋼磁力泵29
• 2.4.2 渦輪流量計29-30
• 2.4.3 數(shù)據(jù)采集設(shè)備30-31
• 2.5 實(shí)驗(yàn)工質(zhì)及其制備31-34
• 2.5.1 實(shí)驗(yàn)工質(zhì)的選擇31
• 2.5.2 納米制冷劑的制備31-33
• 2.5.3 納米制冷劑物性參數(shù)計算33-34
• 2.6 實(shí)驗(yàn)過程34-36
• 2.6.1 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備34-35
• 2.6.2 實(shí)驗(yàn)步驟35-36
• 2.7 本章小結(jié)36-37
• 第三章 納米制冷劑微通道流動沸騰強(qiáng)化傳熱特性研究37-61
• 3.1 實(shí)驗(yàn)段傳熱單元37-39
• 3.2 數(shù)據(jù)處理39-46
• 3.2.1 熱流密度q39-41
• 3.2.2 沸騰段長度L_(sat)41-42
• 3.2.3 干度x42-43
• 3.2.4 傳熱系數(shù)h_(tp)43-44
• 3.2.5 液相雷諾數(shù)Re44
• 3.2.6 Matlab數(shù)據(jù)處理程序44-46
• 3.3 微通道內(nèi)納米制冷劑傳熱實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析46-55
• 3.3.1 微通道內(nèi)納米制冷劑流體的沸騰曲線46-47
• 3.3.2 微通道內(nèi)流動沸騰的分布47-49
• 3.3.3 入口過冷度對微通道流動沸騰的影響49-51
• 3.3.4 納米制冷劑的流動沸騰傳熱的影響因子分析51-54
• 3.3.5 傳熱模型的對比及修正54-55
• 3.4 實(shí)驗(yàn)誤差分析55-59
• 3.4.1 熱平衡實(shí)驗(yàn)56-58
• 3.4.2 測量誤差58-59
• 3.5 本章小結(jié)59-61
• 第四章 微通道換熱面的表面能特性分析61-71
• 4.1 換熱面表面能的表征方法61-64
• 4.1.1 表面能計算原理61-62
• 4.1.2 表面接觸角的測量實(shí)驗(yàn)62-64
• 4.2 微通道換熱面的表面能特性分析64-69
• 4.2.1 微通道換熱面的表面接觸角64-67
• 4.2.2 微槽道換熱面的表面能67-68
• 4.2.3 表面能變化對換熱性能的影響分析68-69
• 4.3 本章小結(jié)69-71
• 第五章 微通道換熱的動態(tài)響應(yīng)特性研究71-91
• 5.1 系統(tǒng)的動態(tài)過渡過程及其動態(tài)特性71-73
• 5.1.1 系統(tǒng)的動態(tài)過渡過程71-72
• 5.1.2 動態(tài)響應(yīng)過程數(shù)學(xué)模型的建立及求解72-73
• 5.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)傳熱過程的動態(tài)響應(yīng)特性實(shí)驗(yàn)研究73-86
• 5.2.1 冷凝水階躍信號下的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)74-78
• 5.2.2 加熱板電壓階躍信號下的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)78-82
• 5.2.3 工質(zhì)流量階躍信號下的系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)82-86
• 5.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能分析86-90
• 5.3.1 比例度分析86-87
• 5.3.2 時間常數(shù)分析87-88
• 5.3.3 滯后性分析88-89
• 5.3.4 正逆階躍特性對比89-90
• 5.4 本章小結(jié)90-91
• 總結(jié)與展望91-94
• 本文研究結(jié)論91-92
• 本文研究特色與創(chuàng)新點(diǎn)92
• 建議和展望92-94
• 參考文獻(xiàn)94-101
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果101-102
• 致謝102-103
• 附件103

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：821275